In vitro Untersuchung zum Einfluss von Fluorid und Milch auf die erosive Demineralisation des menschlichen Zahnschmelzes mit zwei unterschiedlichen Analysemethoden

Inauguraldissertation

zur Erlangung des Grades eines Doktors der Zahnheilkunde

des Fachbereichs Humanmedizin

der Justus-Liebig-Universität Giessen

vorgelegt von Franz Josef Schuster

aus Ummendorf

Giessen 2002

In vitro Untersuchung zum Einfluss von Fluorid und Milch auf die erosive Demineralisation des menschlichen Zahnschmelzes mit zwei unterschiedlichen Analysemethoden

Inauguraldissertation

zur Erlangung des Grades eines Doktors der Zahnheilkunde

des Fachbereichs Humanmedizin

der Justus-Liebig-Universität Giessen

vorgelegt von Franz Josef Schuster

aus Ummendorf

Giessen 2002

Aus dem Medizinischen Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde

Abteilung Zahnerhaltungskunde und Präventive Zahnheilkunde

Leiter: Prof. Dr. J. Klimek

des Universitäts-Klinikums Giessen

Gutachter: Prof. Dr. Klimek

Gutachter: PD. Dr. Steinmeyer

Tag der Disputation: 08.07.2003

Für meine Eltern

Inhaltsverzeichnis

1

Inhaltsverzeichnis Seite

1 EINLEITUNG 3

2 LITERATURÜBERSICHT 4 2.1 Erosionen 4

2.1.1 Definition 4

2.1.2 Ätiologie und Epidemiologie 5

2.1.3 Erscheinungsbild der Erosion 13

2.2 Therapie von Erosionen 14

2.2.1 Kausale Therapie 14

2.2.2 Symptomatische Therapie 15

3 MATERIAL UND METHODE 22 3.1 Herstellung der Proben 22

3.2 Versuchsgruppen 25

3.3 Erzeugung der Erosionen 27

3.4 Hemmung der erosiven Wirkung 27

3.5 Mikroradiographische Bestimmung des Mineralverlustes 28

3.5.1 Funktionsprinzip der LMR 28

3.5.2 Erstellung der Mikroradiogramme 29

3.5.3 Mikroradiographische Auswertung 31

3.6 Profilometrische Bestimmung des Mineralverlustes 31

3.7 Reproduzierbarkeit der Messungen 33

3.7.1 Reproduzierbarkeit der mikroradiographischen Messungen 33

3.7.2 Reproduzierbarkeit der profilometrischen Messungen 34

3.8 Überblick über den Versuchsaufbau 35

3.9 Statistische Auswertung 36

3.10 Materialien und Chemikalienliste 37

Inhaltsverzeichnis

2

4 ERGEBNISSE 39 4.1 Allgemeines 39

4.2 Deskriptive Betrachtung der Ergebnisse 41

4.3 Vergleich der Mineralverluste zwischen den Versuchsgruppen 43

4.4 Vergleich der Mineralverluste innerhalb der Versuchsgruppen 43

4.5 Korrelation der beiden Messmethoden 46

4.6 Korrelation zwischen gemessener Probendicke und

mikroradiographisch ermittelter Probendicke 47

5 DISKUSSION 48 5.1 Versuchsaufbau 48

5.1.1 Probenmaterial 48

5.1.2 Erosionserzeugung 49

5.1.3 Messmethoden 51

5.2 Diskussion der Ergebnisse 58

6 ZUSAMMENFASSUNG 65

7 LITERATURVERZEICHNIS 67

8 ANHANG 81 8.1 Danksagung 81

8.2 Lebenslauf 82

Einleitung

3

1 Einleitung

Schmelzerosionen werden als oberflächlicher, durch direkte Säureeinwirkung

hervorgerufener Zahnhartsubstanzverlust definiert, der ohne Beteiligung von

oralen Mikroorganismen entsteht [Pindborg, 1970].

Patienten mit säurebedingten Zahnhartsubstanzverlusten bedürfen in der

Regel keiner invasiv / restaurativen Therapie, wenn kausale oder

symptomatische Therapieformen gefunden werden. Dabei ist jedoch wenig

darüber bekannt, welche Rolle Fluoridierungs- und

Remineralisationsmaßnahmen spielen können. Daher war es ein Ziel der

vorliegenden in vitro Studie, den Einfluss von verschiedenen

Fluoridapplikationen und Milch auf die Entstehung von Erosionen in einem

De- und Remineralisationszyklus über mehrere Tage hinweg zu untersuchen.

Zur Bestimmung des Mineralgehaltes von Zahnhartsubstanzen ist eine Reihe

von verschiedenen Methoden entwickelt worden [Grenby, 1996]. Für das

Versuchsprofil in der vorliegenden Studie war eine nicht destruktive

Messmethode notwendig, die eine quantifizierende Bestimmung des

Mineralgehaltes erlaubte. Darüber hinaus sollte eine Methode verwendet

werden, die in Folgestudien auch in situ angewendet werden kann. Die aus

der Kariologie bekannte longitudinale Mikroradiographie [Arends und ten

Bosch, 1992] erfüllt diese Anforderungen und erschien somit als die Methode

der Wahl. Da diese Methode bislang im Zusammenhang mit einem erosiv

bedingten Zahnhartsubstanzverlust nur wenig angewendet worden ist, war

ein weiteres Ziel der Untersuchung die Validierung und der Vergleich der

longitudinalen Mikroradiographie mit der bereits etablierten Profilometrie

[Attin et al., 1998; Rugg-Gunn et al., 1998; West et al., 1998; Ganss et al.,

2000].

Literaturübersicht

4

2 Literaturübersicht 2.1 Erosionen

2.1.1 Definition

Die chronisch-destruktiven Vorgänge an Zahnhartsubstanzen können

verschiedene Ursachen haben. Bereits Miller [1907] unterschied zur

Jahrhundertwende verschiedene Arten von Schmelzdestruktionen in einer

der ersten Studien über Erosionen. Neben der mechanischen Abnutzung der

Zähne durch Attrition, Abrasion und Demastikation muss die Erosion von der

Karies als chemischer Auflösungsprozess der Zahnhartsubstanz abgegrenzt

werden [Schweitzer-Hirt et al., 1978; Imfeld, 1996b].

Die Karies ist als indirekter Säureangriff auf den Zahnschmelz definiert.

Kariogene Mikroorganismen der Mundhöhle produzieren dabei bei

entsprechender Substratzufuhr organische Säuren. Wirken diese Säuren

lange genug auf die Zahnhartsubstanzen ein, so entmineralisieren sie diese.

Die Entstehung einer Kariesläsion hängt von der Art und Menge der

Bakterien in der Plaque, ihren Metaboliten, ihrer Säureproduktionsrate und

auch von dem pH-Wert ab.

Erosionen sind als oberflächlicher, durch chemische Prozesse

hervorgerufener Zahnhartsubstanzverlust definiert, der ohne Beteiligung von

oralen Mikroorganismen entsteht [Zipkin und McClure, 1949; Pindborg, 1970;

Eccles, 1979; Hotz, 1987]. Die für die Erosion verantwortlichen Säuren

gehören nicht zu den Produkten der intraoralen Flora, sondern sind entweder

ernährungs-, berufsbedingt oder endogenen Ursprungs [ten Cate und Imfeld,

1996]. Schweizer-Hirt et al. [1978] definieren die Erosion als eine chronische,

meistens schmerzlos verlaufende, flächenhafte zentripetale Defektbildung

durch chemische Schmelz- und später auch Dentindemineralisation, die

ohne Therapie zu ausgedehnten Zahnhartsubstanzverlusten führen kann.

Literaturübersicht

5

2.1.2 Ätiologie und Epidemiologie Generell lassen sich die ätiologischen Faktoren, die zur Entstehung einer

Erosion des Zahnschmelzes beitragen, in endogene und exogene Ursachen

einteilen [Järvinen et al., 1991; Imfeld, 1996b; Scheutzel, 1996; Zero, 1996].

Endogen bedingte Erosionen entstehen durch Säuren, die vom eigenen

Organismus produziert werden, in diesem Fall durch den sauren

Mageninhalt. Dagegen sind exogen bedingte Erosionen auf solche Säuren

zurückzuführen, die mit der Nahrung oder mit Medikamenten an die Zähne

herangeführt werden oder als Dämpfe auf die Zahnoberfläche treffen [Eccles,

1979]. Demnach können abhängig von den ätiologischen Faktoren

[Scheutzel, 1996; Zero, 1996] Risikogruppen von Patienten definiert werden,

bei denen die Prävalenz der Erosionen im Vergleich zur Normalbevölkerung

deutlich höher ist.

Endogene Ursachen Zunächst wären Patienten zu nennen, die an Essstörungen leiden. Das dabei

bestehende chronische Erbrechen ist zumeist psychosomatischer Natur.

Dazu gehören sowohl das stressbedingte Erbrechen als auch Anorexia und

Bulimia nervosa [Brawdy, 1980; Eccles, 1982a und b; Robb et al., 1995;

Scheutzel, 1996; Milosevic und Dawson, 1996]. Die Ursache für endogen

bedingte Erosionen ist in dem pH-Wert der Magensäure zu suchen, der mit

einem pH-Wert von 1-1,5 weit unter dem für die Entstehung von Erosionen

kritischen Wert von 4-4,5 liegt. Die klinische Manifestation der Erosionen

kommt darüber hinaus aber nur zustande, wenn die Magensäure auf die

Zahnhartsubstanzen regelmäßig mehrere Male in der Woche über einen

Zeitraum von mindestens ein bis zwei Jahren einwirkt [Hellström, 1977;

Scheutzel, 1992]. Hellström [1977] fand bei 23 von 27 untersuchten

Personen mit chronischem Erbrechen palatinale und linguale Erosionen. In

einer weiteren Studie haben Roberts und Li [1987] gezeigt, dass 35% der

Patienten mit Anorexia nervosa und 33% der Patienten mit Bulimia nervosa

Literaturübersicht

6

palatinale Erosionen aufwiesen. Scheutzel [1996] untersuchte unter anderem

auch Patienten, die Essstörungen hatten. Sie kam zu dem Ergebnis, dass

annähernd 90% der Patienten mit Bulimie an Erosionen erkranken. Darüber

hinaus liegt die Prävalenz für psychosomatische Erkrankungen, die mit

chronischem Erbrechen einhergehen, in den westlichen Industrieländern bei

ungefähr 5%. Vor allem Frauen im Alter zwischen 20 und 30 Jahren leiden

darunter.

Auch Patienten mit Erkrankungen bzw. Störungen des Magen-Darm-Traktes

haben ein erhöhtes Risiko für endogen bedingte Erosionen. Im Wesentlichen

handelt es sich dabei um Erkrankungen, die mit dem gastroösophagealen

Reflux und der Regurgitation von Magensäure einhergehen [Järvinen et al.,

1988; Taylor et al., 1992; Meurman et al., 1994; Scheutzel et al., 1996]. Bei

den gastroösophagealen Refluxerkrankungen kommt es zu einem Rückfluss

von Mageninhalt in die Speiseröhre. Die Magensäure gelangt dabei in die

Mundhöhle und kann auf die Zahnhartsubstanz einwirken [Meurman et al.,

1994]. Bei diesen Erkrankungen ist ein Zusammenhang mit säurebedingten

Zahnhartsubstanzverlusten jedoch weniger deutlich. Bei einer Untersuchung

an 109 Patienten mit gastrointestinalen Symptomen zeigten Järvinen et al.

[1988], dass nur sieben der 109 Patienten erosive Veränderungen an ihren

Zähnen aufwiesen, welche hauptsächlich an den palatinalen und inzisalen

Flächen der oberen Zähne zu finden waren. Von den untersuchten Patienten

waren 17 an Magengeschwüren erkrankt, bei 20 Patienten wurde ein

ösophagealer Reflux behandelt, in weiteren 24 Fällen handelte es sich um

Duodenalgeschwüre und bei 48 Patienten wurde eine Cholecystektomie

vorgenommen. Das Alter der Patienten mit Erosionen lag zwischen 32 und

59 Jahren, dabei litten sie fünf bis 40 Jahre unter ihrer Erkrankung. Bei

dieser Untersuchung wurde kein direkter Zusammenhang zwischen der

Schwere der Erosionen und der Dauer des gastroösophagealen Reflux

gefunden. In einer anderen Studie von Meurman et al. [1994] mit 107

Patienten mit Refluxkrankheit wiesen 28 Patienten Erosionen auf. Weiterhin

Literaturübersicht

7

waren hier die Patienten mit Erosionen im Durchschnitt älter und die

Refluxkrankheit war ausgeprägter als bei Patienten ohne Erosionen.

Auch der chronische Alkoholabusus wird als ätiologischer Faktor bei der

Entstehung von Erosionen diskutiert [Smith und Robb, 1989]. Jedoch sind es

mehr die Sekundärfolgen nach chronischem Alkoholmissbrauch, die

letztendlich zu Erosionen führen. Und zwar kommt es in den meisten Fällen

beim akuten Alkoholabusus zu einer Ösophagitis und Gastritis mit

gastroösophagealem Reflux. Klinisch zeigen sich die Erosionen bei

Alkoholkranken bevorzugt an den palatinalen Flächen der oberen Inzisivi. Im

weiteren Verlauf treten an den palatinalen und okklusalen Flächen der

Prämolaren und Molaren des Oberkiefers und an den Inzisalflächen der

oberen Frontzähne Erosionen auf [Simmons und Thompson, 1987; Robb und

Smith, 1990]. Nach den Untersuchungen von Christen [1983] sowie Brickley

und Shepherd [1989] leiden 10% der Bevölkerung am Alkoholabusus. In zwei

Studien wird über Zusammenhänge zwischen erosiven Veränderungen der

Zahnhartsubstanz und pathologischem Alkoholkonsum berichtet. Smith und

Knight [1984] kamen zu dem Ergebnis, dass von 18 untersuchten Patienten

mit Erosionen neun an chronischem Alkoholismus litten. In einer zweiten

Studie an 37 alkoholkranken Patienten wurde der Zusammenhang zwischen

Alkoholkonsum und Erosionen bestätigt. 92% der untersuchten Personen

wiesen dabei Erosionen auf [Robb und Smith, 1990].

Exogene Ursachen Zu den exogenen Faktoren, die zu Erosionsbildung führen, zählen in erster

Linie der häufige Genuss saurer Nahrung bzw. Getränke. Die in Nahrung und

Erfrischungsgetränken enthaltenen Fruchtsäuren, insbesondere

Zitronensäure, gelten als ätiologischer Hauptfaktor für die Entstehung

erosiver Läsionen an der Zahnhartsubstanz [Schweitzer-Hirt et al., 1978;

Davis und Winter, 1980; Rytömaa et al., 1988; Grobler et al., 1989; Grenby,

1990; Järvinen et al., 1991; Lussi et al., 1991]. So fanden Järvinen et al.

[1991] in einer Untersuchung an finnischen Erwachsenen einen

Literaturübersicht

8

Zusammenhang zwischen Patienten mit Zahnerosionen und dem häufigen

Konsum von säurehaltigen Nahrungsmitteln. Dabei zeigen Patienten, die

Zitrusfrüchte mehr als zweimal am Tag zu sich nahmen, täglich Softdrinks

konsumierten oder Sportgetränke einmal wöchentlich oder mehr tranken, ein

erhöhtes Erosionsrisiko. Besonders von Erosionen betroffen sind

Personengruppen mit besonderen Ernährungsformen. Bei einer

Untersuchung an 26 Laktovegetariern im Hinblick auf bukkale, linguale,

palatinale und okklusale Erosionen fanden sich bei 77% der untersuchten

Personen solche Defekte. Palatinale Erosionen waren dagegen selten und

linguale Defekte wurden nicht beobachtet [Linkosalo und Markkanen, 1985].

In einer neueren Studie von Ganss et al. [1999] wurden 130 Patienten

untersucht, die sich von Rohkost ernährten. Dabei nahmen die Patienten

unter anderem im Durchschnitt 5,3 mal Zitrusfrüchte pro Tag auf. Die

Autoren berichten über eine Prävalenzrate von sogar 97%.

Auch die regelmäßige Einnahme von sauren Medikamenten oder

Vitaminpräparaten [Järvinen et al., 1991; Hannig und Albers, 1993] kann als

ätiologischer Faktor bei Erosionen angesehen werden. Hannig und Albers

[1993] konnten in einer in vitro Studie die erosive Wirkung von

Acetylsalicylsäure nachweisen. Auf den Zahnproben konnten

rasterelektronenmikroskopisch erosive Veränderungen festgestellt werden,

deren Ausmaß von der Einwirkzeit und Konzentration der Säure abhängig

war. Dem zunehmenden Gebrauch von Vitamin-C-Präparaten

(Ascorbinsäure) als Grund für dentale Erosionen muss auch Beachtung

geschenkt werden [Meurman und Murtomaa, 1986]. Die Autoren

untersuchten in vitro den pH-Wert und das erosive Potenzial von

verschiedenen Vitaminpräparaten. Alle getesteten Präparate wiesen einen

pH-Wert unterhalb von 5,5 auf und verursachten nach 100 Stunden

Versuchsdauer dentale Erosionen. Neben der Acetylsalicylsäure und der

Ascorbinsäure kommen außerdem noch Medikamente wie Azida [Maron,

1996] oder Eisenpräparate [Hickel, 1989] in Betracht, die ebenfalls potentiell

erosiv wirken können.

Literaturübersicht

9

Auch die berufliche Exposition durch industriell bedingte Säuredämpfe [Zero,

1996] kann zu Erosionen führen. Bestimmte Berufsgruppen, die

kontinuierlich bei ihrer Arbeit Säuredämpfen ausgesetzt sind oder mit Säuren

arbeiten, zeigen ein erhöhtes Risiko für Zahnerosionen [Zero, 1996]. Beim

Einatmen gelangen Säuredämpfe (z.B. Schwefel-, Salpeter- oder Salzsäure)

an die Labialflächen der Frontzähne und führen dort zu erosiven

Veränderungen [Boyes et al., 1959; Schweitzer-Hirt et al., 1978; Imfeld,

1996b]. Zu den Berufsgruppen mit erhöhtem Erosionsrisiko gehören Arbeiter

in Batterie-, Dynamit- und Munitionsfabriken [Miller 1907; ten Bruggen Cate,

1968], Angestellte in Druckereien [Smith und Knight, 1984], Laborarbeiter,

die Säure mit dem Mund pipettieren [Levine, 1973] wie auch professionelle

Weintester [McIntyre, 1992; Chaudhry et al., 1997].

Dabei wird die Entstehung und das Ausmaß der Erosion maßgeblich von

dem pH-Wert der Säure beeinflusst. Die meisten Nahrungsmittel mit einem

pH-Wert zwischen 4 und 4,5 haben das Potenzial, dentale Erosionen zu

verursachen [Zero, 1996]. In einigen Studien konnte der Einfluss zwischen

dem pH-Wert der Säure und der Entstehung von Erosionen gezeigt werden.

Rytömaa et al. [1989] untersuchten in diesem Zusammenhang in einer in

vitro Studie die Tiefe der entstandenen Schmelzerosionen nach vierstündiger

Einwirkung saurer Getränke. Sie fanden heraus, dass die Getränke mit

einem pH-Wert oberhalb von 4 keine Erosion erzeugten, wohingegen die

Getränke mit einem pH-Wert unterhalb von 4 deutliche Erosionen

verursachten. Dabei hatten Cola-Getränke, Orangensaft und Sportgetränke

die höchste erosive Wirkung, dagegen erzeugte kohlensäurehaltiges

Mineralwasser unter den experimentellen Bedingungen nur geringe bis keine

Erosionen. Meurman et al. [1990a] untersuchten an bovinen Zähnen die

Auflösung von Hydroxylapatit durch 13 Sportgetränke, die entweder Zitronen-

oder Apfelsäure enthielten. Zwei experimentelle Sportgetränke mit einem

höheren pH-Wert als kommerziell verfügbare Produkte wurden dabei

ebenfalls getestet. Sie verursachten eine geringere Demineralisierung als die

kommerziellen Produkte. Das Ausmaß der Schmelzerosionen wurde

Literaturübersicht

10

profilometrisch und durch Mikrohärtemessungen beurteilt. Die Getränke mit

Apfelsäure (pH-Wert 5,5) erzeugten dabei etwas weniger Erosionen als die

Getränke, die Zitronensäure (pH-Wert unter 4,2) enthielten. Die

Schlussfolgerung der Autoren war, dass die Demineralisation umso größer

war, je niedriger der pH-Wert des Getränks war. In einer nachfolgenden

Studie kamen Meurman und Frank [1991a] zu dem gleichen Ergebnis. Die

erosive Wirkung der verschiedenen Getränke war abhängig von ihren pH-

Werten. In der Studie waren nach 15-30 minütiger Behandlung die

Sportgetränke mit Apfelsäure (pH-Wert 3,4) weniger erosiv als

zitronensäurehaltige Sportgetränke (pH-Wert 2,8) oder Cola-Getränke mit

Phosphorsäure (pH-Wert 2,6).

Neben dem pH-Wert der Säure hängt das erosive Potenzial aber auch vom

Gehalt an titrierbarer Säure und von der Art, der Häufigkeit und der Dauer

der Säureaufnahme ab. Auch die Inhaltsstoffe in der Nahrung, wie Kalzium,

Phosphat oder Fluorid, beeinflussen die Erosionsentstehung. So konnte

Grenby [1990] zeigen, dass nicht nur der pH-Wert einer sauren Lösung

sondern auch der Gehalt an titrierbarer Säure von großer Bedeutung für den

Grad der erosiven Demineralisation ist. Cola-Getränke besitzen einen sehr

niedrigen pH-Wert (ca. 2,6 bei 0,05% Phosphorsäure), jedoch ist nur wenig

titrierbare Säure enthalten. In einer anderen Untersuchung von Lussi et al.

[1993] konnte gezeigt werden, dass die Erosivität von verschiedenen

Getränken, Säften und Nahrungsmitteln signifikant von dem pH-Wert und der

Pufferkapazität abhängig ist, weiterhin aber auch vom Gehalt an Kalzium,

Fluorid und Phosphat. Grobler et al. [1989] haben den Grad der

Schmelzerosion untersucht, der von fünf verschiedenen Früchten verursacht

wurde. Dabei wurde jeweils die aus der Schmelzoberfläche gelöste Menge

an Kalzium bestimmt. Die höchste initiale Erosionsrate (während der ersten

zehn Minuten) wurde für die Aprikose gefunden, die auch den höchsten

Gehalt an titrierbarer Säure besaß. Es folgten Grapefruit und Guave mit einer

mittleren Erosionsrate, gefolgt von Apfel und schließlich Orange mit der

geringsten Erosionsrate. Nach dieser initialen Phase sank die Erosionsrate

Literaturübersicht

11

für alle Früchte, aber am wenigsten für Grapefruit. Nach einer Dauer von 40

Minuten stellte sich der Grad der Ätztiefe in folgender Reihenfolge dar:

Grapefruit, Aprikose, Guave, Apfel und schließlich Orange. Die Autoren

schlossen aus ihren Ergebnissen, dass der Grad der Schmelzerosion von

verschiedenen Faktoren abhängt; dazu zählen pH-Wert, Menge und

Verhältnis der verschiedenen Säuren sowie die Art der Säure und andere

chemische Komponenten, die in den Früchten enthalten sind. Eine weitere

Studie von Grobler et al. [1990] mit ähnlichem Versuchsaufbau zeigte, dass

Orangensaft und Cola-Getränke während der ersten zehn Minuten die größte

Demineralisation erzeugten, gefolgt von Apfelsaft. Die Diät-Cola verursachte

die geringste Erosion von allen getesteten Produkten. Dies wurde auf die

Kalziumkonzentration von Diät-Cola zurückgeführt, die mehr als doppelt so

hoch war wie bei allen anderen Getränken.

Imfeld [1983] untersuchte den pH-Wert verschiedener saurer Getränke in

vivo. Nach Einnahme der erosiven Getränke kam es bei allen Probanden zu

einem Sinken des pH-Wertes im Speichel. Grapefruitsaft, der den höchsten

Grad titrierbarer Säure hatte, war das einzige Testgetränk, dass den pH-Wert

sogar auf nahezu 4 für längere Zeit sinken ließ. Alle anderen getesteten

Getränke verursachten einen initial niedrigen pH-Wert, der sich aber schnell

wieder neutralisierte. Demnach können Ergebnisse aus in vitro Studien nicht

unmittelbar in vivo umgesetzt werden bzw. sind in vivo sehr viel schwächere

Säureangriffe zu erwarten.

Dennoch konnten im Tierversuch erosive Defekte nach Einwirkung von

sauren Getränken nachgewiesen werden. Dabei konnten in Rattenversuchen

ebenfalls Unterschiede in der erosiven Wirkung verschiedener Fruchtsäfte

gezeigt werden [Wynn und Hald, 1948]. Mit sinkendem pH-Wert der

Getränke erhöhte sich die erosive Wirkung. Grapefruitsaft hatte hierbei die

höchste erosive Wirkung, gefolgt von Weintraube, Apfel, Ananas, Orange,

Backpflaume und Tomatensaft. In einer Studie von Miller [1951] wird über die

erosiven Auswirkungen von verschiedenen Früchten und Fruchtsäften

berichtet. Im Tierexperiment konnte er feststellen, dass Fruchtsäfte eine drei-

Literaturübersicht

12

bis siebzehnmal größere erosive Wirkung aufweisen, als die entsprechenden

Früchte, aus denen sie hergestellt werden.

Die Angaben zur Prävalenz von Erosionen in der Normalbevölkerung

schwanken. Allerdings sind sowohl die diagnostischen Kriterien als auch die

verwendeten Indizes sehr unterschiedlich, so dass der Vergleich der Daten

schwierig ist. Dennoch soll im Folgenden ein kurzer Überblick über die

Häufigkeit von säurebedingten Zahnhartsubstanzverlusten gegeben werden.

In den USA wurde eine der ersten Untersuchungen zur Prävalenz an 1345

männlichen Studenten durchgeführt. Die Studie ergab eine

Erosionsprävalenz von 2,1%, wobei die Zähne des Oberkiefers häufiger

betroffen waren und der Schweregrad der Erosion mit dem Alter zunahm

[Zipkin und McClure, 1949]. Sognnaes et al. [1972] fanden an 10.000

extrahierten Zähnen erosive Läsionen in 18% der Fälle. Der Befall der

verschiedenen Zahntypen war wie folgt: Inzisivi 26%, Canini 17%,

Prämolaren 22% und Molaren 3%. Bei einer Untersuchung von Xhonga und

Sognnaes [1973] konnten bei 30 Probanden mit einem Altersmedian von 33

Jahren 40% Erosionen festgestellt werden, wobei im Durchschnitt 3,1 Zähne

pro Person betroffen waren. Am häufigsten waren die Prämolaren und Canini

befallen. Brady und Woody [1977] fanden in ihrer Studie, dass 5,3% von 900

untersuchten Zahnärzten zervikale Erosionen auf der Bukkalfläche ihrer

Zähne aufwiesen. Jedoch handelte es sich bei diesen Läsionen

wahrscheinlich nicht nur um Erosionen, sondern zum Teil auch um

keilförmige Defekte. In klinischen Untersuchungen der USA wurde eine

Erosionsprävalenz von 25% einer Stichprobe von 527 Patienten festgestellt

[Xhonga und Valdmanis, 1983]. Epidemiologische Studien in der Schweiz

zeigten, dass 7% der untersuchten Erwachsenen eine erosive

Schmelzveränderung an mindestens einem Zahn aufwiesen. Dabei wurden

391 zufällig ausgewählte Erwachsene im Alter zwischen 26 und 50 Jahren

untersucht. Die Okklusalflächen waren hier am häufigsten erodiert; 29,9%

der jüngeren und 42,6% der älteren Probanden hatten bereits Erosionen mit

Literaturübersicht

13

Dentinbeteiligung. Weiterhin wurde ein signifikanter Zusammenhang

zwischen den beobachteten Erosionen und bestimmten

Nahrungsgewohnheiten, wie die häufige Aufnahme von Fruchtsäften,

festgestellt [Lussi et al., 1991]. Bei einer Studie mit 1035 Jugendlichen im

Alter von 14 Jahren zeigten sich bei 80 (8%) Jugendlichen Substanzverluste.

Sie waren vorwiegend an den Okklusal- und Lingualflächen der Zähne

lokalisiert, teilweise mit Freilegung des Dentins [Milosevic und Dawson,

1996].

2.1.3 Erscheinungsbild der Erosion

Die erosiven Zahnhartsubstanzveränderungen unterscheidet man klinisch in

Früh- und Spätläsionen. Die Frühläsion ist eine klinisch kaum

diagnostizierbare Läsion, die ausschließlich im Schmelz begrenzt liegt. Der

Schmelz wird in dieser Anfangsphase flächenhaft demineralisiert, ohne

feststellbare Erweichung. Dabei ist der Substanzverlust für den Patienten

schmerzlos und nicht sichtbar. Der Zahnschmelz erscheint makroskopisch

glatt und matt glänzend, da die typische Schmelzstruktur bereits verändert

ist. Beim Jugendlichen fehlen in diesem Bereich die Perikymatien. Schreitet

die Erosion fort, kommt es zu einer deutlichen Abflachung konvexer

Zahnflächen bzw. zu einer Vertiefung konkaver Flächen, schließlich kann das

Dentin im Sinne einer Spätläsion flächenhaft exponiert sein [Schweitzer-Hirt

et al., 1978]. Diese fortgeschrittene Erosion ist durch einen deutlich

sichtbaren Defekt, häufig auch durch Zahnverfärbung und durch Schmerzen

sowohl bei Temperaturänderungen wie auch auf Berührung gekennzeichnet

[Hotz, 1987].

Meurman und Frank [1991a] haben ultrastrukturelle in vitro Untersuchungen

über das Fortschreiten von Erosionen im prismatischen und aprismatischen

Schmelz durchgeführt. Die dazu benötigten Schmelzproben wurden sowohl

aus menschlichen als auch aus Rinderzähnen gewonnen. Diese Proben

Literaturübersicht

14

wurden dann für bestimmte Zeitperioden in definierte Säurelösungen

eingetaucht und anschließend unter dem Elektronenmikroskop ausgewertet.

Dabei konnte gezeigt werden, dass sowohl im bovinen als auch im

menschlichen prismatischen Schmelz bei Applikation von Zitronen-,

Phosphor- oder Apfelsäure gleichermaßen zunächst die Prismenscheide,

dann die Prismenzentren und zuletzt die interprismatische Substanz des

Schmelzes gelöst werden. Aprismatischer Schmelz hingegen erodiert in

einer sehr unregelmäßigen Art und Weise [Meurman und ten Cate, 1996].

Noack [1989] konnte rasterelektronenmikroskopisch auch in vivo nach der

Einwirkung von Zitronensaft ähnliche Veränderungen nachweisen. Die

Morphologie der Schmelzoberfläche sowie die Reaktion auf Zitronensaft

variierte jedoch bei den untersuchten Zähnen stark. Die Reaktion auf

Zitronensäure schwankte dabei zwischen kaum wahrnehmbaren

Veränderungen und massiven Ätzschäden im Schmelz. Deutlich waren

selektiv gelöste Prismenenden zu erkennen mit allgemeiner Zunahme der

Rauhtiefe. Dem gegenüber stellt sich der Schmelz am Rande von Erosionen

häufig als wabenartige Oberflächenstruktur dar.

2.2 Therapie von Erosionen 2.2.1 Kausale Therapie

Ohne Rücksicht auf die Ätiologie der Erosion steht zunächst die kausale

Therapie im Vordergrund. Dazu gehört zunächst die Identifikation der sauren

Noxe und schließlich die Verringerung oder Vermeidung der

Säureeinwirkung.

Wenn es sich um ernährungsbedingte Erosionen handelt, sollte der Verzehr

von saurer Nahrung, wie z.B. Obst, eingeschränkt und auf die

Hauptmahlzeiten beschränkt werden. Saure Getränke sollten entweder

schnell getrunken oder durch einen Strohhalm konsumiert werden [Smith und

Literaturübersicht

15

Shaw, 1993]. Da das erosive Potenzial von Getränken durch den Zusatz von

Kalzium verringert werden kann, sollten auf entsprechende Getränke

(beispielsweise Orangensaft mit Kalzium) zurückgegriffen werden. Ebenso

konnte gezeigt werden, dass das Süßungsmittel Xylitol möglicherweise die

erosive Wirkung bei sauren Getränken reduziert [Amaechi et al., 1998b].

Schließlich kann die Wiedererhärtung von erosiv erweichtem Zahnschmelz

durch den abschließenden Konsum von Käse [Gedalia et al., 1992] und Milch

[Gedalia et al., 1991] möglicherweise positiv beeinflusst werden.

Vitaminpräparate sollten nicht als Brausetabletten sondern in Kapselform

eingenommen werden, um sie im Ganzen schlucken zu können [Imfeld,

1996a].

In vielen Fällen kann jedoch die saure Noxe nicht identifiziert, oder

beispielsweise bei Patienten mit Essstörungen, nicht vermieden werden.

Ebenso sind die oben beschrieben Empfehlungen nicht für alle Betroffenen,

so zum Beispiel für Vegetarier oder Rohköstler, umsetzbar, so dass auch

symptomatische Therapieformen entwickelt werden müssen.

2.2.2 Symptomatische Therapie

Vermeidung von Bürstabrasionen Als weiterer wichtiger Gesichtspunkt muss die Abrasion von erodiertem

Schmelz durch das Zähneputzen beleuchtet werden. Säurebedingte

Schmelzerweichungen führen zu einer verringerten Resistenz der

Zahnoberfläche gegenüber Bürstabrasionen [Attin et al., 1997b]. Eine weitere

Studie von Attin et al. [1997a] zeigt, dass der Härteverlust bei einer Erosion

durch eine Fluoridapplikation mit einer Dosierung, wie sie beim Zähneputzen

auftritt, reduziert wird. Der dabei entstehende Schutz durch Fluorid wird aber

entscheidend von einer ausreichend langen Remineralisation durch Speichel

bestimmt. Das Zähnebürsten sollte daher nicht unmittelbar nach einem

Säureangriff im Mund erfolgen [Bevenius et al., 1988]. Schon 1980 zeigten

Literaturübersicht

16

Davis und Winter [1980], dass unmittelbares Zähneputzen nach dem Genuss

von sauren Nahrungsmitteln zu einem deutlichen Zahnhartsubstanzverlust

führen kann. In ihrer in vitro Studie untersuchten sie mit der Profilometrie den

Mineralverlust von Zahnproben, die nach Einlegen in einem erosiven

Grapefruit-Speichelgemisch entweder mit oder ohne Zahnpasta gebürstet

wurden. Dabei resultierte vor der erosiven Attacke keine messbare Abrasion

des Schmelzes, wenn die Proben mit destilliertem Wasser 10.000 mal

gebürstet wurden. Bei Bürsten mit Zahnpasta gingen nach 5.000

Bürstbewegungen 0,136 µm Schmelz verloren. Nach der erosiven Attacke

abradierte nach ebenfalls 5.000 Bürstbewegungen der Schmelz mit bis zu

0,19 µm. In einer Studie von Schweizer-Hirt et al. [1978] konnte ebenfalls

gezeigt werden, dass die durch Orangensaft erweichten Schmelzproben

leichter mit der Zahnbürste abradierbar sind als die unbehandelten

Schmelzproben. Erwartungsgemäß war bei zusätzlicher Verwendung von

Zahnpasten der Substanzverlust wesentlich höher, wobei zwischen den

verschiedenen Zahnpastasorten erhebliche Unterschiede bestanden. Nur

schwach abrasive Zahnpasten sollten deshalb den Patienten, die an

Erosionen leiden, empfohlen werden.

In einer neueren Studie von Jaeggi und Lussi [1999] wird genauer auf den

Zeitraum zwischen dem Konsum von sauren Lebensmitteln und dem

Zeitpunkt des anschließenden Zähneputzens eingegangen. In der in situ

Studie wurde die Auswirkung der Zahnbürstenabrasion auf Zahnschmelz, der

zuvor einem erosiven Agens ausgesetzt war, untersucht. Menschliche

Schmelzproben wurden drei Minuten in Zitronensäure eingelegt, in eine

intraorale Apparatur eingesetzt und nach 0, 30 oder 60 Minuten im oralen

Milieu 30 Sekunden mit Zahnpasta gebürstet. Das Putzen direkt nach der

erosiven Schädigung verursachte einen Zahnhartsubstanzverlust von 0,258

µm, der sich nach 30 Minuten Wartezeit auf 0,224 µm und nach 60 Minuten

auf 0,075 µm verringerte.

Weiterhin sollten Patienten mit Erosionen auf die abrasive Wirkung von zu

harten, nicht abgerundeten Zahnbürstenborsten und eine geeignete

Literaturübersicht

17

Putztechnik hingewiesen werden. Empfehlenswert sind in solchen Fällen

fluoridhaltige Zahnpasten mit nur geringer abrasiver Wirkung. Auch der pH-

Wert der verwendeten Zahnpasten ist hierbei als ursächlicher Faktor für

Bürstabrasionen zu sehen. Attin et al. [1999] untersuchten die

Abrasionsresistenz von erodierten bovinen Schmelzproben, die mit

verschiedenen Gelen gebürstet wurden. Das Ergebnis war, dass die

Behandlung von Schmelzerosionen mit einem sauren Fluoridgel in einer

höheren Abrasionsresistenz resultiert als bei Gelen, die entweder

unfluoridiert oder einen neutralen pH-Wert aufwiesen.

Produktmodifikationen mit Fluorid In tierexperimentellen Studien konnte in diesem Zusammenhang die

protektive Wirkung von Fluorid bei der Entstehung von Schmelzerosionen

gezeigt werden [McClure, 1941; Restarski et al., 1945; Shabat et al., 1975].

Durch Zugabe von Fluorid zu einem sauren Getränk konnte die Ausprägung

von Erosionen reduziert oder gar gestoppt werden. Die dabei ermittelten

erforderlichen Fluoridkonzentrationen von bis zu 125 ppm Fluorid sind aus

toxikologischer Sicht sicherlich abzulehnen. Aber schon bei geringerer

Konzentration von 2 ppm Fluorid war eine Reduktion des erosiven Potenzials

eines Getränks am Zahnschmelz nachweisbar [McClure, 1941; Holloway et

al., 1958]. Allerdings schließt die in diesen Studien visuell vorgenommene

Bewertung der Schmelzoberfläche nicht aus, dass auch bei einer

Fluoridkonzentration von weniger als 2 ppm im Getränk möglicherweise

mikrostrukturelle Schmelzveränderungen vorliegen können. Reussner et al.

[1975] bestätigten die Hemmung der Erosion durch Fluorid als Additiv zum

sauren Getränk im Rattenversuch. Sie verwendeten dabei

Monofluorphosphat in einer Konzentration von 40 ppm Fluorid. Spencer und

Ellis [1950] erreichten eine bis zu 60%ige Reduktion der Erosion bei Ratten

durch die Zugabe von 50 ppm Fluorid zu einem Grapefruitsaft. Die Zugabe

von 15 ppm Fluorid zu sauren Sportdrinks erbrachte eine Hemmung der

Erosion in Rattenzähnen, dabei wurde durch die Fluoridwirkung sowohl die

Literaturübersicht

18

Größe wie auch die Härte der Erosion reduziert [Sorvari et al., 1988]. Eine

neuere Untersuchung von Sorvari et al. [1996] bestätigte, ebenfalls im

Tierversuch, die protektive Wirkung von Fluorid in gleicher Konzentration (15

ppm Fluorid). Auch Gedalia et al. [1975] erzielten in Versuchen mit Hamstern

durch Zugabe von 1,9 ppm Fluorid zu einem Zitrusgetränk einen protektiven

Effekt bei Erosionen. Lussi et al. [1993] beobachteten unter anderem, dass

die Fluoridkonzentrationen in verschiedenen Säften und Getränken mit ihrem

erosiven Potenzial in vitro korreliert ist. Die dabei untersuchten Getränke in

der in vitro Studie mit menschlichen Prämolaren wiesen Konzentrationen von

0,158 ppm und 0,135 ppm Fluorid auf.

Im Gegensatz dazu konnten Amaechi et al. [1998b] die genannten

Ergebnisse nicht bestätigen. Sie untersuchten in einer in vitro Studie den

Einfluss von Xylitol und Fluorid als Zusatz im Orangensaft in Bezug auf

dentale Erosionen. Dabei wurden bovine Schmelzproben verwendet, die

sechsmal täglich für eine Dauer von fünf Minuten den entsprechenden

erosiven Lösungen ausgesetzt waren. Zwischen den Säureangriffen lagerten

die Proben in einem künstlichen Speichel. Innerhalb von 24 Tagen lagen die

Proben insgesamt 12 Stunden im Orangensaft mit den jeweiligen Additiven.

Nach Gruppen eingeteilt erodierten die Proben wie folgt: A: Reiner

Orangensaft, B: Orangensaft mit Xylitol, C: Orangensaft mit Fluorid in einer

Konzentration von 0,5 ppm und schließlich D: Orangensaft mit Xylitol und

Fluoriden. Verglichen mit der Kontrollgruppe (A) konnte eine statistisch

signifikante Reduktion des Mineralverlustes nachgewiesen werden, während

die Reduktionen mit Xylitol oder Fluorid alleine keine Signifikanz zeigten.

Auch Attin et al. [1997a] kamen in einer in vitro Studie zu dem Schluss, dass

eine Fluoridanreicherung erosiver Getränke den Schweregrad oberflächlicher

Schmelzerweichung nicht beeinflussen kann. Bovine Schmelzproben wurden

sechsmal einem De-/Remineralisationszyklus ausgesetzt. Die

Demineralisation zur Erzeugung einer Erosion erfolgte für fünf Minuten mit

dem Getränk Sprite-Light, die anschließende Remineralisation erfolgte durch

Einlegen der Proben für eine Minute in künstlichen Speichel. Dabei wurde bei

Literaturübersicht

19

17 Proben dem Speichel 200 ppm Fluorid beigefügt, bei weiteren 17 Proben

wurde dem Getränk 1 ppm Fluorid zugegeben. 17 Proben, bei denen weder

der Speichel noch das Getränk fluoridiert waren, dienten als Kontrolle. Dabei

führte während der Remineralisationsphase appliziertes Fluorid zu einem

verringerten Härteverlust von Zahnschmelz, hingegen beeinflusste eine

Fluoridanreicherung erosiver Getränke den Schweregrad oberflächlicher

Schmelzerweichung nicht. Lussi et al. [1995] kamen in einer in vitro Studie zu

dem gleichen Ergebnis. Allerdings waren die Fluoridkonzentrationen in den

Getränken sehr gering (0,03-0,28 ppm Fluorid).

Lokale Applikation von Fluorid Insgesamt liegen nur wenige Studien über die Wirkung von Fluoriden bei

Erosionen vor.

Es wurde gezeigt, dass eine lang andauernde Applikation von einem

Fluoridlack oder einer –lösung vor einem erosiven Angriff einen protektiven

Effekt haben kann. So zeigten Sorvari et al. [1994] die Wirkung von

konzentriertem Fluoridlack und Spüllösungen. Die in vitro Untersuchungen

am Zahnschmelz demonstrierten, dass eine vor einer Erosion für 24 Stunden

erfolgte hoch dosierte Fluoridapplikation mit Duraphatlack oder eine

Behandlung für 48 Stunden mit einer Fluoridspüllösung zu einer

Verringerung des durch die Erosion ausgelösten Mikrohärteverlustes führen.

Allerdings ist dieses Ergebnis von anderen Autoren nicht oder nur bedingt

bestätigt worden. So konnten Rytömaa et al. [1988] in einer in vitro Studie an

bovinen Zähnen keinerlei protektive Wirkung von 2 ppm Fluorid, das dem

Speichel während der Remineralisationsphase zugesetzt wurde, zeigen.

Auch fanden Xhonga und Sognnaes [1973] in vivo bei Anwendung

verschiedener Prophylaxemaßnahmen nur eine minimale protektive Wirkung.

Sie untersuchten den Effekt von Fluoridapplikationen in verschiedenen

Konzentrationen.

Weiterhin erscheint die häufige Applikation von niedriger konzentrierten

Präparaten wie Fluoridzahnpasten und fluoridhaltigen Spüllösungen

Literaturübersicht

20

wirkungsvoller. Es konnte gezeigt werden, dass dadurch die

Remineralisation erosiver Schmelzläsionen deutlich gefördert werden kann

[Wilder-Smith, 1984; Schick, 1987].

Graubart et al. [1972] haben in einer in vitro Studie gezeigt, dass das

Eintauchen von Schmelzproben in Grapefruitsaft für 24 Stunden eine Schicht

von 22 µm an der Schmelzoberfläche auflöste. Eine vierminütige

Vorbehandlung mit 2% NaF reduzierte die Dicke der aufgelösten Schicht auf

9,5 µm. Auch Munoz et al. [1999] bestätigten den Effekt von fluoridierten

Zahnpasten bei Erosionen. Sie verwendeten dabei sowohl eine

Remineralisationszahnpasta, die neben NaF zusätzlich Kalzium- und

Phosphationen zur Verfügung stellte, wie auch eine konventionelle

Zahnpasta, die nur NaF enthielt. Es wurden Proben aus menschlichen

Zähnen hergestellt, die entweder vor oder nach dem Säureangriff mit einem

erosiven Getränk für fünf Minuten mit den jeweiligen Zahnpasten

remineralisiert wurden. Beide Behandlungen reduzierten den Härteverlust

zwischen 3,3% und 12,1%, allerdings war die Wirkung der

Remineralisationszahnpasta effektiver. In einer in situ Studie von Gedalia et

al. [1992] konnte ebenfalls eine Wiedererhärtung von Zahnschmelz nach

einer Spülung mit Meridol (0,025% Fluorid) nachgewiesen werden. Jedoch

wurden in keiner der aufgeführten Studien die Werte für die initiale

Mikrohärte durch Fluoridbehandlungen erreicht. In nur einer Studie wurde der

Fluorideffekt quantifiziert; profilometrische Messungen ergaben, dass eine

einzelne Applikation einer Fluorid-Zahnpasta auf Zahnschmelz vor einer

erosiven Exposition einen protektiven Effekt von ungefähr 20% hat [Davis

und Winter, 1977].

Nachfolgend sind Therapieempfehlungen für Patienten mit Erosionen

zusammengefasst [Imfeld, 1996a]:

• Verwendung von weichen oder mittleren Zahnbürsten

• Verwendung von wenig abrasiver, fluoridreicher Zahnpasta

• Kein Zähnebürsten unmittelbar nach einem Säureangriff

Literaturübersicht

21

• Anwendung der vertikalen Bürsttechnik

• Verwendung von niedrig dosierter (0,025-0,005% Fluorid)

Mundspülung mehrmals täglich

• Verwendung von hoch konzentriertem Fluoridgel (>1% Fluorid)

zweimal pro Woche

Insgesamt gibt es jedoch nur wenig quantitative Studien, die den Effekt von

lokalen Fluoridierungen beschreiben. Deshalb war es das Ziel dieser Studie,

einen möglichen Effekt von Fluorid bei Erosionen zu quantifizieren.

Material und Methoden

22

3 Material und Methoden

3.1 Herstellung der Proben

Die Versuche wurden mit 20 operativ entfernten menschlichen

Weisheitszähnen durchgeführt, die vollständig knöchern impaktiert gewesen

waren. Es wurden nur Zähne verwendet, die eine homogene

Schmelzoberfläche hatten und keine Beschädigungen auf Grund der

chirurgischen Intervention aufwiesen. Um einer Austrocknung der

gesammelten Zähne vorzubeugen, wurden sie unmittelbar nach der

chirurgischen Entfernung in einer gesättigten Thymollösung (Chem. 1)

aufbewahrt.

Die quantitative Bestimmung des Mineralgehaltes/-verlustes mit der

longitudinalen Mikroradiographie (LMR) erforderte die Herstellung von circa

400 µm dicken Schmelzschnitten mit einer Fläche von minimal 4x4 mm (Abb.

1).

Zahnoberfläche

DentinSchmelz

LongitudinaleSchmelzprobe

Dickeca. 400 µm

Abb.1: Schmelzprobe für die longitudinale Mikroradiographie (aus: De Josselin De Jong E. et al., Comparison of methods in caries research, 1987)

Material und Methoden

23

Dazu wurden die Zähne zuerst vorsichtig von Weichgewebsresten befreit.

Die Abtrennung der Zahnwurzeln sowie der Schmelzschnitte wurde mit Hilfe

einer diamantierten Bandsäge (Mat. 1) durchgeführt. Gemäß vier

Versuchsgruppen wurden vier Schmelzschnitte mit einer Dicke von ca. 1000

µm aus einem Zahn gewonnen (Abb. 2). Während des Trennvorgangs war

die Bandsäge konstant auf die Geschwindigkeitsstufe 5

(Schnittgeschwindigkeit ca. 200 m/min) eingestellt; der Schlitten wurde durch

ein Gewicht von 50 g bewegt; auf ausreichende Wasserkühlung wurde

geachtet.

Abb.2: Abtrennen von vier Schmelzstücken pro Zahn

Zur Herstellung einer planoparallelen Schmelzprobe mit ausreichend großer

Versuchsfläche wurden zunächst etwa 400 µm der gewölbten

Zahnoberfläche der Schmelzschnitte mit der diamantierten Bandsäge

abgetragen. Anschließend wurde die Probe von der pulpalen Seite her mit

einem Mikroschleifsystem (Mat. 2) auf die erforderliche Dicke von etwa 400

µm gebracht. Es fand hierbei ein Schleifpapier der Körnung 800 (Mat. 3)

Material und Methoden

24

Verwendung. Die Probendicke wurde mit einer Mikrometerschraube (Mat. 4)

überprüft. Alle Trenn- und Schleifvorgänge erfolgten unter reichlich

Wasserkühlung und mit an Objektträgern (Mat. 5) durch Fixationskleber

(Chem. 2) befestigten Proben. Zwischen den verschiedenen Arbeitsgängen

wurden die Proben stets feucht gelagert.

Die Schmelzproben wurden anschließend in entsprechende LMR-

Probenhalter (Mat. 6) mit Fixationskleber (Chem. 2) eingeklebt. Es wurde

darauf geachtet, dass die Proben in zentraler Lage und parallel zur

Unterkante des Halters sowie parallel in der Horizontalen fixiert wurden. Die

pulpale Seite wies dabei nach unten. Die fixierten Schnitte wurden mit Ethanol 70% (Chem. 3) und Watterollen

gereinigt. Die anschließende Kontrolle erfolgte unter einem Stereomikroskop

(Mat. 7). Es konnten so Verunreinigungen bzw. Fremdpartikel auf der

Versuchsoberfläche ausgeschlossen werden. Zur Herstellung eines

definierten Versuchsfeldes wurde die Schmelzoberfläche mit einem Tape der

Größe 2x2 mm versehen. Das Tape wurde zentral und parallel zur

Unterkante des Probenträgers mit einer Pinzette angebracht. Anschließend

wurden Bohrungen an allen vier Eckpunkten des Tapes vorgenommen, um

das definierte Versuchsfeld im Mikroradiographiegerät zu identifizieren. Die

Bohrungen wurden mit einem in einem Winkelstück mit Wasserkühlung

eingespannten diamantierten sowie flammenförmigen Bohrer (Mat. 8)

durchgeführt. Es wurde darauf geachtet, dass die Bohrungen drucklos und

axial erfolgten um Schmelzrisse zu vermeiden. Die mit Tape und Bohrungen

versehenen Proben wurden nun mit einem Nagellack (Mat. 9) dünn,

gleichmäßig und vollständig beschichtet. Nach Trocknung des Nagellackes

wurde das Tape vorsichtig unter dem Stereomikroskop (Mat. 7) mit Skalpell

und Pinzette abgezogen, dabei wurden die Nagellackkanten gesäubert und

das Versuchsfeld von Kleberresten sorgfältig befreit. Das so erhaltene

nagellackfreie Areal stellte das eigentliche Versuchsfeld dar (Abb. 3).

Material und Methoden

25

markiertes Versuchsfeld

Abb. 3: Fixierung und Markierung des Schmelzschnittes im LMR-Probenhalter

3.2 Versuchsgruppen

Es wurden vier verschiedene Versuchsgruppen mit unterschiedlichen

Behandlungen bestimmt. Da die Zusammensetzung des Zahnschmelzes der

einzelnen ausgewählten Zähne recht unterschiedlich sein kann, wurde

jeweils einer der vier Schmelzschnitte jeden Zahnes einer Versuchsgruppe

zugeordnet und auf dem LMR-Probenhalter (Mat. 6) entsprechend

beschriftet.

Versuchsgruppen:

Gruppe I: Kontrollgruppe, keine Fluoridapplikation

6x5 Min/Tag 0,05 molare Zitronensäure

Material und Methoden

26

Gruppe II: 5 Min Fluoridgel (Elmex-Gelee, 0,23% F- aus Olaflur, 0,02% F-

aus Dectaflur und 1% F- aus NaF) 24 Stunden vor

Versuchsbeginn

3x5 Min/Tag Fluoridzahnpasta (Colgate, 0,15% F- aus NaF)

6x5 Min/Tag 0,05 molare Zitronensäure

Gruppe III: 3x5 Min/Tag Fluoridzahnpasta (Colgate, 0,15% F- aus NaF)

6x5 Min/Tag 0,05 molare Zitronensäure

Gruppe IV: 3x5 Min/Tag Milchapplikation

3x5 Min/Tag Fluoridzahnpasta (Colgate, 0,15% F- aus NaF)

6x5 Min/Tag 0,05 molare Zitronensäure

Von allen Schmelzproben wurden vor Versuchsbeginn Mikroradiogramme

(siehe 3.5) erstellt.

Die entsprechenden Behandlungen wurden an fünf aufeinander folgenden

Tagen durchgeführt. An jedem Versuchstag erfolgten sechs Säureattacken

zur Erosionserzeugung, entsprechend drei Haupt- und drei

Zwischenmahlzeiten. Alternierend wurden die Proben entsprechend den

Gruppen der Fluorid- und Milchapplikation ausgesetzt. Während der

fünftägigen Versuchsdauer wurden die Schmelzproben zwischen den

Behandlungen in physiologischer Kochsalzlösung (Chem. 4) aufbewahrt.

Sowohl das Erodieren als auch die Aufbewahrung der Proben erfolgte in

einem Schwenkbad (Mat. 10) bei 37° C mit einer Schüttelgeschwindigkeit der

Stufe 1 und der Energiestufe 4.

Als Abschluss jeden Versuchstages wurden alle Proben mikroradiographisch

und profilometrisch (siehe 3.6) gemessen.

Material und Methoden

27

3.3 Erzeugung der Erosionen

Zur Erzeugung der Erosionen wurde 0,05 molare Zitronensäure (Chem. 5)

mit einem pH-Wert von 2,3 verwendet, wobei die Lösung zu Beginn eines

jeden Versuchstages neu angesetzt wurde. Entsprechend der

Versuchsanordnung wurden die Schmelzproben sechsmal täglich für 5 Min

mit einem Sieb in die Säurelösung getaucht, so dass für alle Proben exakt

dieselbe Einwirkzeit gewährleistet war. Danach wurden die Proben mit

Wasser abgespült. Die Säurelösung war während des gesamten

Versuchsablaufs mit Frischhaltefolie (Mat. 11) bedeckt, der pH-Wert wurde

dreimal täglich mit einem pH-Meter (Mat. 12) kontrolliert und die Lösung nach

dreimaliger Benutzung ausgewechselt.

3.4 Hemmung der erosiven Wirkung

Um eine eventuelle Remineralisation der Schmelzproben bzw. eine

Hemmung der erosiven Wirkung der Säurelösung zu erhalten, wurden die

vorbereiteten fixierten Schmelzschnitte entsprechend der Versuchsgruppen

nach der Einwirkung der Zitronensäure unterschiedlichen Fluorid- bzw.

Milchapplikationen unterworfen (siehe 3.8). Es wurde eine pasteurisierte,

homogenisierte Vollmilch (Mat. 13) ausgewählt. Für die Fluoridapplikation

wurde eine Zahnpasta (Mat. 14) und ein Fluoridgel (Mat. 15) verwendet. Der

Fluoridgehalt des Gels beträgt 1,25%, der von der Zahnpasta 0,15%.

Mit Elmex-Gelee (Mat. 15) wurden 24 Stunden vor Versuchsbeginn die

Schmelzproben der entsprechenden Gruppe gleichmäßig beschickt. Die

Zahnpasta wurde mit Wasser im Verhältnis 3:1 gemischt (3 Teile Wasser, 1

Teil Zahnpasta). An jedem Versuchstag wurde die Lösung frisch angemischt

und frische Milch verwendet. Während der gesamten Versuchsdauer waren

sowohl die Lösung wie auch die Milch mit Frischhaltefolie (Mat. 14)

abgedeckt und wurden im Schwenkbad (Mat. 12) aufbewahrt. Zur Applikation

Material und Methoden

28

wurden, simultan der Säureaussetzung, Siebe verwendet. So konnten die

fixierten Schnitte gleichzeitig und gleichmäßig ihrer entsprechenden

Behandlung zugeführt werden.

3.5 Mikroradiographische Bestimmung des Mineralverlustes

3.5.1 Funktionsprinzip der LMR Die longitudinale Mikroradiographie stellt eine nicht destruktive Methode zur

Bestimmung des Mineralgehaltes im Zahnschmelz dar. Die Aufnahmen

werden in einem linsenlosen Kameragehäuse vorgenommen, welches mit

der Objektivseite am Röntgentubus gekoppelt ist. In diesem Kameragehäuse

befindet sich neben der Probenhalterung eine Aluminium-Eichtreppe (Abb.

4). Die Aluminium-Eichtreppe dient zur Kalibrierung des Mikrocomputers für

die Auswertung des Filmes. Die Röntgenstrahlen (CuK-Alpha-Strahlen)

treffen auf die fixierte Schmelzprobe sowie die Aluminium-Eichtreppe und

werden auf einen hoch auflösenden Film projiziert. Der Filmentwicklung

schließt sich die Auswertung des Mikroradiogramms (Filmes) an. Diese

geschieht mittels eines Messsystems, das ein computergesteuertes

Mikroskop, ein Densitometer, sowie die notwendige Software umfasst. Um

den Basismineralgehalt einer Schmelzprobe zu ermitteln, wird vor

Versuchsbeginn eine erste mikroradiographische Aufnahme angefertigt. Im

Laufe der Auswertung dieses ersten Mikroradiogramms werden

Referenzpunkte festgelegt, die bei allen nachfolgenden Mikroradiogrammen

derselben Probe automatisch angefahren und abgescannt werden. Mit Hilfe

von zweidimensionalen Scans der Lichttransmissionswerte der Aluminium-

Eichtreppe sowie der Schmelzprobe werden in einem zuvor festgelegten

Koordinatensystem die Werte des Mineralgehaltes der Schmelzprobe

ermittelt.

Material und Methoden

29

RöntgengeneratorRöntgentubusKameragehäuse

ProbenträgerAluminium-Eichtreppe

Aluminiumschlitten

Abb. 4: Übersicht Filmkamera und Röntgengenerator

3.5.2 Erstellung der Mikroradiogramme

Vor Versuchsbeginn und nach jedem Versuchstag wurden

Mikroradiogramme angefertigt. Dazu wurden die Proben oberflächlich mit

Druckluft (Mat. 16) getrocknet, eine völlige Austrocknung des Schmelzes

wurde sorgfältig vermieden. Die Probenhalter wurden mit einer Arretierung in

die Filmkamera (Abb. 4) eingebracht. Der Halter garantierte, dass die

Zahnschnitte in einer definierten Ebene befestigt waren. Der

Röntgengenerator (Mat. 17) wies eine Spannung von 20 kV wie eine

Stromstärke von 50 mA auf. Zur Erstellung der Mikroradiogramme wurde ein

Spezialfilm (Mat. 18) verwendet, der für die Dauer von 2,5 Min belichtet

wurde. Die belichteten Filme wurden in der Dunkelkammer in eine

Entwicklerspule (Mat. 19) eingelegt, anschließend für zehn Minuten einem

Entwickler (Chem. 6) ausgesetzt. Die Temperatur lag dabei konstant bei

20°C. Danach wurde der Film mit destilliertem Wasser gespült und für sieben

Material und Methoden

30

Minuten in ein Fixierbad (Chem. 7) gebracht. Es folgten Spülungen unter

fließenden Leitungswasser für vier Minuten, Spülungen mit Ethylalkohol

(Chem. 8) für zwei Minuten, wiederum Spülungen unter fließendem

Leitungswasser für 30 Minuten und abschließend für eine Minute mit

destilliertem Wasser. Zuletzt wurden die Filme getrocknet.

Für die Auswertung bedurfte es einer entsprechenden Vorbereitung der

Filme. Um eine eindeutige reproduzierbare Position der einzelnen

Mikroradiogramme im Mikroskop zu gewährleisten, wurden die einzelnen

Filme mittels einer Schablone (Mat. 20) und einem transparenten Kleber

(Mat. 21) zwischen zwei Objektträgern (Mat. 22) fixiert (Abb. 5). Bevor die

Objektträger zum Einsatz kamen, wurden sie sorgfältig mit Ethanol 70%

(Chem. 3) und Kompressen gesäubert, um etwaige Verunreinigungen und

dadurch Verfälschungen des Messergebnisses auszuschließen.

Mikroradiogramm

Objekt-träger

LMR/TMR-Schablone

Abb.5: Fixierung der Mikroradiogramme mittels Schablone

Material und Methoden

31

3.5.3 Mikroradiographische Auswertung Die Mikroradiogramme wurden auf dem computergesteuerten

Objektträgertisch des Densitometers fixiert und über die Steuerung am

Computer die Referenzpunkte aufgesucht. Im Base-Scan der Schmelzprobe

wurde das abzuscannende Areal anhand von zwei Referenzpunkten

definiert. Dies geschah bei 10-facher Vergrößerung; anschließend war die

Lichtintensität einzustellen. Nach Adjustieren der Spannung des

Photoverstärkers wurde die Aluminium-Eichtreppe automatisch abgetastet.

Der Computer berechnete den Mineralgehalt des definierten Areals durch

Messung der Lichttransmissionswerte. In dreidimensionalen Bildern konnte

die Abnahme des Mineralgehaltes in µm (Change) zur Einwirkzeit der

Zitronensäure dargestellt werden.

3.6 Profilometrische Bestimmung des Mineralverlustes

Profilometrische Messungen erlauben durch optische oder mechanische

Abtastung eine Charakterisierung von Oberflächen.

Die profilometrische Untersuchung der Schmelzproben erfolgte mit dem

Perthometer S8P 5.6 (Mat. 24) in Verbindung mit einem mechanischen

Taster (Mat. 25). Der mit einem Vorschubgerät verbundene Mikrotaster

tastete das Profil der Oberfläche des befestigten Schmelzschnittes entlang

einer Schnittlinie geradlinig ab (Tastschnittverfahren). Die zuvor definierte

Taststrecke wurde in eine Vorlaufstrecke, fünf Einzelmessstrecken und eine

Nachlaufstrecke unterteilt. Die fünf Einzelmessstrecken bildeten die

Gesamtmessstrecke, die zur Auswertung verwendet wurde. Die

Ablenkungen der Tastspitze des Mikrotasters wurden in elektrische Impulse

umgewandelt, von einem Messverstärker potenziert und anschließend in

digitale Messsignale transformiert. Im dazu gehörigen Computer konnten die

Material und Methoden

32

ermittelten Daten graphisch (D-Profil) und tabellarisch dargestellt sowie

ausgewertet werden.

Zu Beginn dieser Versuchsreihe wurden alle Mess- und Auswertbedingungen

festgelegt. Es fand der mechanische Taster T8 FRW 750-32 (Mat. 25)

Verwendung. Zur Oberflächenabtastung wurde der Vertikalbereich auf 125

µm eingestellt, so war eine hohe Auflösung der Messwertverarbeitung

sichergestellt. Die Länge der Taststrecke lag bei 1,75 mm, die

Geschwindigkeit, mit der der Taster die Oberfläche abtastete, betrug 0,1

mm/s. Es wurden sechs parallele Taststrecken im Abstand von 0,2 mm pro

Zahnschnitt gemessen (Parallelverschiebung). Zur Filterung der

verschiedenen Wellenlängen wurde ein Gaußfilter eingesetzt. Die

Grenzwellenlänge für die Filterung wurde auf 0,25 mm festgelegt. Für die

Darstellung der ertasteten Oberflächen wurde das D-Profil angewendet. Aus

den ermittelten Werten wurde die mittlere Profiltiefe als zu vergleichender

Parameter benützt.

Zur profilometrischen Messung wurde jeweils eine der vier Kanten des

Versuchsfeldes pro Versuchstag von Nagellack (Mat. 9) befreit. Dies

geschah unter dem Stereomikroskop (Mat. 7) mit Hilfe eines Skalpells, dabei

wurde jeglicher Kontakt mit der erosiv veränderten Schmelzoberfläche

vermieden. Die LMR-Probenhalter (Mat. 6) wurden hierzu mit Knetmasse

einzeln auf dem Messständer des Perthometers (Mat. 24) fixiert. Die

Fixierung erfolgte parallel zur Bezugsebene des Tastsystems, somit war die

senkrechte Abtastung zur Schmelzoberfläche gewährleistet. Der Beginn der

Taststrecke wurde so ausgewählt, dass der Anfang im Bereich des

unbehandelten Schmelzes (ehemals mit Nagellack bedeckt) lag. Der

Mikrotaster (Mat. 25) bewegte sich dann mit konstanter Geschwindigkeit über

die Kante ins erosiv veränderte Areal (eigentliches Versuchsfeld).

Material und Methoden

33

3.7 Reproduzierbarkeit der Messungen

3.7.1 Reproduzierbarkeit der mikroradiographischen Messungen

Es wurden verschiedene wiederholte Auswertungen durchgeführt, um die

Messgenauigkeit der verwendeten Geräte und Materialien zu überprüfen. So

wurden das Filmmaterial (Mat. 18), die Belichtungsapparatur zur Herstellung

der Mikroradiogramme (Mat. 17) und die Scan-Einrichtung (Mat. 23) getestet.

Zur Überprüfung der Abweichung aufgrund des Filmmaterials und der

Filmentwicklung wurde dieselbe Schmelzprobe auf fünf verschiedenen

Filmen belichtet und ausgewertet (Tab. 1).

Tab.1: Wiederholte Auswertung der gleichen Schmelzprobe auf fünf verschiedenen Filmen.

Film-Nr. 1 2 3 4 5

Mineralgehalt (µm) 398,0 398,0 402,0 399,0 399,0

Zur Überprüfung der Abweichungen bei der Projektion der Probe auf den

Film wurde dieselbe Schmelzprobe zwanzigmal unter gleichen

Aufnahmebedingungen (Belichtungszeit, Stromstärke und Spannung) auf

einem Film belichtet (Tab. 2).

Tab.2: Scans der wiederholten Aufnahme einer Probe auf demselben Film

Mineralgehalt (µm) n x s Min Max

LMR 20 396,6 1,7 393,0 400,0

Bei der Überprüfung der Scan-Einrichtung, d.h. das Lichtmikroskop mit xy-

Tisch in Verbindung mit dem Rechner, wurde das Mikroradiogramm der

Material und Methoden

34

selben Schmelzprobe insgesamt zehnmal gescannt und ausgewertet (Tab.

3).

Tab.3: Wiederholte Auswertung desselben Scans einer Probe

Mineralgehalt (µm) n x s Min Max

LMR 10 397,3 1,8 395,5 400,0

3.7.2 Reproduzierbarkeit der profilometrischen Messungen

Es wurde eine entsprechend vorbereitete Schmelzprobe mit 0,05 molarer

Zitronensäure für 30 Minuten behandelt. Anschließend wurde der Nagellack

vollständig entfernt und die vier Kanten der ungeätzten Flächen zum

geätzten rechtwinkligen Teil der Schmelzprobe jeweils zehnmal

profilometrisch abgetastet und ausgewertet (Tab. 4). Um eine flächenhafte

Abtastung zu erreichen, lagen sechs Taststrecken nebeneinander.

Tab.4: Wiederholte profilometrische Abtastungen derselben Probe

Mineralgehalt (µm) n x s Min Max

1.Kante 10 16,2 0,9 14,7 18,3

2.Kante 10 20,0 1,2 18,5 23,0

3.Kante 10 18,9 1,9 15,6 22,1

4.Kante 10 13,6 1,6 11,0 15,9

Material und Methoden

35

3.8 Überblick über den Versuchsaufbau

Aufbewahrung in NaCl

Zahnpasta 3x5 Min /Tag

0,05 M Zitronensäure 6x5min /Tag

Aufbewahrung in NaCl

1x Elmex-Gelee

24h vor Versuchsbeginn

Gruppe II

Auswahl von 20 operativ entfernten Weisheitszähnen Herstellung von vier planparallelen Schmelzproben pro Zahn

Gruppe I

Gruppe IV

Gruppe III

Erstellung der Mikroradiogramme (Base-Scans)

Milch 3x5min

/Tag

Mikroradiographische und profilometrische Messungen

Auswertung und Vergleich der Messungen

5 Tage

Material und Methoden

36

3.9 Statistische Auswertung

Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm SPSS für Windows.

Für alle Daten konnte eine hinreichende Normalverteilung angenommen

werden (Kolmogorov-Smirnov-Test). Mit dem t-Test für abhängige

Stichproben erfolgte der Vergleich innerhalb der Gruppen. Für den Vergleich

zwischen den Gruppen wurde eine einfache Varianzanalyse (ANOVA) mit

Anschlusstest nach Tukey durchgeführt. Die Messwerte aus LMR und

Profilometrie wurden nach Pearson korreliert.

Folgende Abkürzungen sind bei der Darstellung der Ergebnisse definiert:

Min = Minimalwert

Max = Maximalwert

p = Irrtumswahrscheinlichkeit

r = Korrelationskoeffizient nach Pearson

s = Standardabweichung

x = arithmetischer Mittelwert

ns = nicht signifikant ∗ = signifikant (p ≤ 0,05) ∗∗ = sehr signifikant (p ≤ 0,01) ∗∗∗ = höchst signifikant (p ≤ 0,001)

Material und Methoden

37

3.10 Materialien- und Chemikalienliste

Mat. 1: Exakt Trennschleifsystem, Exakt-Apparatebau Otto Herrmann,

Norderstedt, (D)

Mat. 2: Exakt Mikroschleifsystem, Exakt-Apparatebau Otto Herrmann,

Norderstedt, (D)

Mat. 3: Schleifpapier FE 50, WB-Flex 18A, Körnung P-800, Hermes, (D)

Mat. 4: Mikrometerschraube mit Digitalanzeige (0-35mm/0,001mm);

Mitutoyo, (J)

Mat. 5: Plexiglas Objektträger, 5 x 10 cm, Exakt-Apparatebau Otto

Herrmann, Norderstedt, (D)

Mat. 6: Probenhalter LMR, Inspektor Research Systems, Amsterdam,

(NL)

Mat. 7: Stereolichtmikroskop, Leitz, Wetzlar, (D)

Mat. 8: Zylinderdiamant (ISO No. 806 314 111 514), Komet, Lemgo, (D)

Rotes Winkelstück, Siemens, Bensheim, (D)

Mat. 9: Nagellack schnelltrocknend, Magaret Astor, Mainz, (D)

Mat. 10: Schwenkbad Typ Nr. 3047, Köttermann, Hänigsen, (D)

Mat. 11: Frischhaltefolie, Melitta Haushaltsprodukte, Minden, (D)

Mat. 12: pH-Meter 761 Calimatic, Knick, Berlin, (D)

Mat. 13: Frische Vollmilch, Erlenhof, (D)

Mat. 14: Zahnpasta Kariesschutz-Gel (100ml), Colgate; (D)

Mat. 15: Elmex-Gelee, Wybert, Lörrach, (D)

Mat. 16: Dust-Off, Compressed-Gas Duster, Erno, Albbruck, (D)

Mat. 17: Röntgen-Generator PW 1830/30, Phillips, Kassel, (D)

Mat. 18: Kodak high speed holographic film SO-253, Kodak AG, Stuttgart,

(D)

Mat. 19: Entwicklerspule, Hama, (D)

Mat. 20: LMR-Schablone, Inspektor Research Systems, Amsterdam, (NL)

Mat. 21: Kleb-Kuli, Tesa Beiersdorf, Hamburg, (D)

Mat. 22: Objektträger 76 x 26 mm, Menzel-Gläser, (D)

Material und Methoden

38

Mat. 23: Inspektor Mikroradiographiesystem, Inspektor Research Systems,

Amsterdam, (NL)

Mat. 24: Perthometer S8P 5.6, Feinprüf, Göttingen, (D)

Mat. 25: mechanischer Taster T8 FRW-750-32, 6851401, Perthen, Mahr,

(D)

Chem. 1: Thymol Pulver, Fluka Chemie AG, Buchs, (CH)

Chem. 2: Fixationskleber Technovit 7230 VLC, Kulzer-Exakt, Wehrheim, (D)

Chem. 3: Ethanol 70%, Merck, Darmstadt, (D)

Chem. 4: Isotone Kochsalzlösung 0,9%, Braun, Melsungen, (D)

Chem. 5: Zitronensäure (Zitronensäure-Monohydrat), Art. 242.1000, Merck,

Darmstadt, (D)

Chem. 6: Entwickler Kodak D-19, Kodak AG, Stuttgart, (D)

Chem. 7: Express-Fixiersalz, Tetenal Photowerk GmbH & Co, Norderstedt,

(D)

Chem. 8: Ethylalkohol, Merck, Darmstadt, (D)

Ergebnisse

39

4. Ergebnisse

4.1 Allgemeines

Nach der fünf-tägigen Versuchsdauer konnte in allen vier Gruppen ein

deutlicher Mineralverlust nachgewiesen werden, wobei die entstandene

Erosion bereits makroskopisch in Form einer Stufe zu erkennen war.

Abbildung 6 zeigt beispielhaft die drei-dimensionale Darstellung einer

typischen Stufe des profilometrisch gemessenen Mineralverlustes. Die Grafik

setzt sich aus sechs mittels Parallelaufzeichnung erhaltenen D-Profilen

zusammen (s. Kapitel 3.6).

Abb.6: Darstellung des profilometrisch ermittelten Mineralverlustes (Parallelaufzeichnung)

LY entspricht der Breite der abgetasteten Fläche, LT bezeichnet die Länge der Taststrecke.

Der profilometrisch gemessene Mineralverlust lässt sich graphisch als Stufe

darstellen und wird im folgenden entsprechend dieser Darstellungsform auch

als Stufe x (x = Behandlungstag) bezeichnet. Der Mineralverlust wird in µm

ausgedrückt.

Bei der longitudinalen Mikroradiographie wird der Verlust des

Mineralgehaltes einer Probe im Vergleich zum Ausgangswert (Basescan) als

D ProfilVER 25.00 µm

LY

LY = 1,00 mmLT = 1,75 mm

LT

Ergebnisse

40

Change x bezeichnet. Change x entspricht demnach ab dem ersten

Versuchstag einem additiven Wert. Abbildung 7 zeigt das 3-dimensionale

Bild des mikroradiographisch gemessenen Mineralverlustes einer Probe

durch die erosive Wirkung der Zitronensäure. Unten angestellt sind die

zugehörigen Werte.

Abb.7: Dreidimensionale Darstellung des Mineralverlustes durch die longitudinale

Mikroradiographie mit den dazugehörigen Werten (siehe unten). x,y entspricht der ausgewerteten Fläche; z ist die Dimension des Mineralverlustes.

LMR Scan Versuchszeit (h)

Mineralgehalt (µm)

Change (µm)

Basescan 0 382 0 1. Versuchstag 24 354 28,1 2. Versuchstag 48 344 38,2 3. Versuchstag 72 329 53,1 4. Versuchstag 96 319 63,1

Ergebnisse

41

4.2 Deskriptive Betrachtung der Ergebnisse

Sowohl mikroradiographisch (Abb. 8) wie auch profilometrisch (Abb. 9) war in

allen vier Versuchsgruppen ein linearer Mineralverlust zu erkennen. Gegen

Ende des Versuchs lagen die mikroradiographisch gemessenen Werte in

einer Größenordnung von ca. 10 µm höher als die vergleichbaren

profilometrisch gemessenen Werte. In Gruppe IV (Milch und Zahnpasta)

erfolgte der geringste erosive Mineralverlust.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Min

eral

verlu

st (µ

m)

1 2 3 4 5

Zeit (Tage)

Kontrolle

Elmex und ZP

ZP

Milch und ZP

Abb.8: Mikroradiographisch gemessener Mineralverlust an allen Versuchstagen für alle

Gruppen.

0

10

20

30

40

50

60

70

Min

eral

verlu

st (µ

m)

1 2 3 4

Zeit (Tage)

KontrolleElmex und ZPZPMilch und ZP

Abb.9: Profilometrisch gemessener Mineralverlust an allen Versuchstagen für alle Gruppen.

Ergebnisse

42

Eine Übersicht der ermittelten Daten findet sich in der folgenden Tabelle 5: Tab.5: Übersicht über die ermittelten Werte in allen Versuchsgruppen.

n = Anzahl der verwendeten Proben; x = arithmetischer Mittelwert für den Mineralverlust (µm);

s = Standardabweichung; Min = Minimumwert, Max = Maximumwert; Ch 1-5 = Change and den Versuchstagen 1-5.

Kontrollgruppe (Gruppe I) LMR Profilometrie

n x s Min Max n x s Min Max Ch 1 20 19,70 8,86 5,5 34,2 Stufe 1 20 21,64 4,30 13,97 30,83 Ch 2 20 34,59 9,71 17,2 49,1 Stufe 2 20 34,21 3,79 28,06 41,10 Ch 3 20 54,66 13,88 34,5 79,1 Stufe 3 19 45,48 9,28 30,60 76,07 Ch 4 20 73,30 13,31 50,0 103,0 Stufe 4 20 58,43 8,90 35,64 79,48 Ch 5 19 86,55 18,78 59,5 131,0

Elmex / Zahnpaste (Gruppe II) LMR Profilometrie

n x s Min Max n x s Min Max Ch 1 20 26,88 9,00 10,1 45,1 Stufe 1 20 22,10 4,54 16,05 38,81 Ch 2 20 32,94 25,25 37,7 93,5 Stufe 2 19 34,87 5,63 24,59 43,59 Ch 3 20 67,27 12,65 49,3 101,0 Stufe 3 18 52,39 6,07 44,73 69,16 Ch 4 20 78,59 13,33 55,6 99,0 Stufe 4 20 62,33 7,24 48,45 74,00 Ch 5 20 90,26 15,43 68,3 121,0

Zahnpaste (Gruppe III) LMR Profilometrie

n x s Min Max n x s Min Max Ch 1 20 20,46 8,40 3,7 34,4 Stufe 1 19 21,07 5,26 10,88 34,35 Ch 2 20 35,68 18,43 4,0 69,3 Stufe 2 20 33,86 5,18 22,78 43,15 Ch 3 20 65,81 10,16 51,4 89,7 Stufe 3 19 52,96 7,03 44,20 77,03 Ch 4 20 73,33 9,87 52,9 101,0 Stufe 4 20 62,97 5,87 50,99 81,03 Ch 5 20 88,25 13,59 68,6 121,0

Milch / Zahnpasta (Gruppe IV) LMR Profilometrie

n x s Min Max n x s Min Max Ch 1 20 17,17 10,60 1,5 47,9 Stufe 1 19 16,95 2,89 11,91 22,92 Ch 2 20 28,99 11,80 11,6 65,0 Stufe 2 20 31,39 6,42 21,10 49,28 Ch 3 20 41,40 13,10 25,4 76,7 Stufe 3 20 38,92 4,36 31,41 46,17 Ch 4 20 56,43 14,19 29,3 97,4 Stufe 4 20 49,41 8,64 39,83 71,67 Ch 5 20 69,65 16,80 39,4 115,0

Für alle Daten kann eine hinreichende Normalverteilung angenommen

werden (Kolmogorov-Smirnov-Test). So fanden im Folgenden parametrische

Tests Anwendung.

Ergebnisse

43

4.3 Vergleich der Mineralverluste zwischen den Versuchsgruppen

Die Varianzanalyse ergab für die mikroradiographischen Messungen nach

den ersten beiden Versuchstagen keine signifikanten Unterschiede. Erst

nach dem dritten Versuchstag fand sich in der Gruppe mit der

Zahnpastenfluoridierung in Kombination mit der Milchapplikation ein

signifikant geringerer Mineralverlust im Vergleich zu allen anderen Gruppen

(p jeweils ≤ 0,01). Dieses Resultat bestätigte sich auch nach dem vierten und

fünften Versuchstag (p jeweils ≤ 0,01). Die alleinige Zahnpastenfluoridierung

und auch die einmalige Fluoridierung mit dem Fluoridgel vor Versuchsbeginn

hatte an keinem Versuchstag signifikante Unterschiede zur Kontrollgruppe

ergeben.

Diese Ergebnisse wurden durch die profilometrischen Messungen bestätigt.

Dabei fanden sich ebenfalls nach den ersten beiden Tagen keine

signifikanten Unterschiede, nach dem zweiten Tag zeigte die

Milchapplikation einen signifikanten Effekt gegenüber allen anderen Gruppen

(p nach dem dritten Tag gegenüber der Kontrollgruppe ≤ 0,05, ansonsten p ≤

0,01). Gruppe II und III zeigten wiederum zu keinem Versuchszeitpunkt

signifikante Unterschiede gegenüber der Kontrollgruppe.

4.4 Vergleich der Mineralverluste innerhalb der Versuchsgruppen

Es wurde der t-Test bei gepaarten Stichproben angewendet. Anhand dessen

konnte man innerhalb der einzelnen Versuchsgruppen analysieren, ob sich

die Differenz der Mittelwerte des Mineralverlustes signifikant voneinander

unterscheiden. In Tabelle 6 sind die Mineralverluste der einzelnen

Versuchsgruppen nacheinander aufgeführt. Dabei fanden sich in allen

Gruppen für jeden Tag zumeist höchst signifikante Mineralverluste.

Ergebnisse

44

Tab. 6: Vergleich des Mineralverlustes innerhalb der vier Gruppen (t-Test).

x = mittlere Differenz

s = Standardabweichung

p = Irrtumswahrscheinlichkeit

Gruppe Kontrollgruppe (Gruppe I, n = 20)

Elmex/ZP (Gruppe II, n = 20)

x s p x s p LMR (Change, µm) change1 / change2 14,89 8,48 ∗∗∗ 6,05 24,26 n.s. change2 / change3 20,07 10,81 ∗∗∗ 34,34 23,03 ∗∗∗ change3 / change4 18,64 10,05 ∗∗∗ 11,32 10,63 ∗∗∗ change4 / change5 12,49 12,47 ∗∗∗ 11,67 12,42 ∗∗∗ Profilometrie (µm)

Stufe 1 / Stufe 2 12,56 5,66 ∗∗∗ 12,83 6,96 ∗∗∗ Stufe 2 / Stufe 3 11,60 9,39 ∗∗∗ 16,53 7,39 ∗∗∗ Stufe 3 / Stufe 4 12,97 12,84 ∗∗∗ 8,67 9,24 ∗∗

Gruppe ZP (Gruppe III; n = 20)

Milch / ZP (Gruppe IV; n=20)

x s p x s p LMR (Change, µm) change1 / change2 15,23 16,06 ∗∗∗ 11,82 5,28 ∗∗∗ change2 / change3 30,12 17,22 ∗∗∗ 12,42 6,92 ∗∗∗ change3 / change4 7,52 7,79 ∗∗∗ 15,03 5,47 ∗∗∗ change4 / change5 14,93 9,91 ∗∗∗ 13,22 5,64 ∗∗∗ Profilometrie (µm)

Stufe 1 / Stufe 2 13,052 9,41 ∗∗∗ 14,77 5,74 ∗∗∗ Stufe 2 / Stufe 3 18,93 10,42 ∗∗∗ 7,53 8,27 ∗∗ Stufe 3 / Stufe 4 10,02 8,93 ∗∗∗ 10,49 8,36 ∗∗∗

Der Mineralverlust pro Tag (VerTagx) wurde durch Subtraktion der Change-

Werte berechnet. VerTagx wird deshalb folgendermaßen definiert:

VerTag1 = Change 1

VerTag2 = Change 2 – Change 1

VerTag3 = Change 3 – Change 2

VerTag4 = Change 4 – Change 3

VerTag5 = Change 5 – Change 4

Ergebnisse

45

Beim nun folgenden Vergleich der einzelnen Mineralverluste pro Tag zeigten

sich mehrheitlich keine Signifikanzen (Tab. 7).

Tab.7: Vergleich des mikroradiographisch gemessenen Mineralverlustes pro Versuchstag

(t-Test). x = mittlere Differenz s = Standardabweichung p = Irrtumswahrscheinlichkeit

Gruppe Kontrollgruppe

(Gruppe I; n = 20) Elmex / ZP

(Gruppe II; n =20) x s p x s p

VerTag1 / VerTag2 5,18 16,43 n.s. 28,28 46,40 ∗ VerTag2 / VerTag3 -1,43 19,03 n.s. -23,02 26,77 ∗∗ VerTag3 / VerTag4 -6,32 20,86 n.s. 0,35 20,47 n.s.

Gruppe ZP (Gruppe III; n = 20)

Milch / ZP (Gruppe IV; n = 20)

x s p x s p VerTag1 / VerTag2 14,90 31,95 n.s. 0,56 11,44 n.s. VerTag2 / VerTag3 -22,60 20,77 ∗∗∗ 2,62 10,30 n.s. VerTag3 / VerTag4 7,40 15,98 n.s. -1,82 7,99 n.s.

Bei der Korrelation der ermittelten Werte für den Mineralverlust für die

einzelnen Tage ergaben sich Schwankungen. Dabei lagen die

Korrelationskoeffizienten (Pearson) zwischen 0,440∗∗ und 0,847∗∗ (LMR) bzw.

–0,46 und 0,405∗∗ (Profilometrie). Demnach korrelieren die Change-Werte

gering bis hoch miteinander, hingegen die Stufen-Werte nur sehr gering bis

gering. Die zugehörigen Werte sind in den Tabellen 8 und 9

zusammengestellt.

Ergebnisse

46

Tab. 8: Korrelation des mikroradiographisch gemessenen Mineralverlustes für alle Proben

(n = 80; Korrelationskoeffizient r nach Pearson; ∗∗ p ≤ 0,01)

Change Change 1 Change 2 Change 3 Change 4 Change 5 Change 1 - 0,450∗∗ 0,701∗∗ 0,698∗∗ 0,658∗∗ Change 2 0,450∗∗ - 0,440∗∗ 0,476∗∗ 0,479∗∗ Change 3 0,701∗∗ 0,440∗∗ - 0,816∗∗ 0,847∗∗ Change 4 0,698∗∗ 0,476∗∗ 0,816∗∗ - 0,818∗∗ Change 5 0,658∗∗ 0,479∗∗ 0,847∗∗ 0,818∗∗ -

Tab. 9: Korrelation des profilometrisch gemessenen Mineralverlustes für alle Proben

(n = 80; Korrelationskoeffizient r nach Pearson, ∗ p ≤ 0,05; ∗∗ p ≤ 0,01)

Stufe Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 1 - 0,041 0,297∗ 0,339∗∗ Stufe 2 0,041 - 0,110 -0,46 Stufe 3 0,297∗ 0,110 - 0,405∗∗ Stufe 4 0,339∗∗ -0,46 0,405∗∗ -

4.5 Korrelation der beiden Messmethoden

In der nachfolgenden Tabelle sind die Korrelationskoeffizienten für die

profilometrischen und mikroradiographischen Messungen aufgeführt. Wie

aus der Tabelle 10 zu ersehen ist, zeigte sich eine geringe bis mittlere

Korrelation der beiden Messmethoden bei Werten zwischen 0,069 und

0,604∗∗. Der zweite Versuchstag (Change2 und Stufe2) weist eine

überwiegend sehr geringe Korrelation zwischen LMR und Profilometrie auf.

Tab. 10: Korrelation des Mineralverlustes zwischen LMR und Profilometrie. (Korrelationskoeffizient r nach Pearson; n = 80; ∗∗ p ≤ 0,01)

Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Change 1 0,312∗∗ 0,069 0,349∗∗ 0,378∗∗ Change 2 0,128 0,075 0,282∗∗ 0,116 Change 3 0,478∗∗ 0,125 0,604∗∗ 0,513∗∗ Change 4 0,429∗∗ 0,066 0,466∗∗ 0,408∗∗ Change 5 0,494∗∗ 0,135 0,432∗∗ 0,379∗∗

Ergebnisse

47

4.6 Korrelation zwischen gemessener Probendicke und mikroradiographisch ermittelter Probendicke

Zu Beginn der Versuchsreihe wurden die hergestellten Proben unter

Zuhilfenahme einer Mikrometerschraube gemessen. Die Werte (µm)

entsprechen der metrisch ermittelten Probendicke. Des Weiteren kann mit

der longitudinalen Mikroradiographie ebenfalls die anfängliche Probendicke

in µm ausgedrückt werden (Basescan-Wert). Abbildung 10 zeigt die

Pearson-Korrelation der beiden Messungen. Mit r = 0,79∗∗ erhält man eine

hohe Korrelation (p ≤ 0,001).

Mikroradiographisch erm ittelte Probendicke (µm )

500 400 300 200

Met

risch

erm

ittel

te P

robe

ndic

ke (µ

m)

500

450

400

350

300

250

200 r = 0,799**

Abb. 10: Korrelation zwischen der mikroradiographisch ermittelten Probendicke und der metrisch

gemessen Probendicke.

Diskussion

48

5 Diskussion 5.1 Versuchsaufbau

5.1.1 Probenmaterial

Die Schmelzqualität der Zahnoberfläche kann sehr unterschiedlich sein.

Nach dem Zahndurchbruch kommt es in Abhängigkeit von Alter und

Lebensgewohnheiten zur Einlagerung von Kalzium, Phosphat und Fluorid

und damit zu einer individuell unterschiedlichen Zusammensetzung des

Zahnschmelzes. Da die Säurelöslichkeit des Schmelzes dadurch

unterschiedlich sein kann, wurden in den vorliegenden Versuchen

ausschließlich Schmelzproben von impaktierten Weisheitszähnen ohne

posteruptive Einflüsse verwendet. Darüber hinaus korreliert der erosiv

bedingte Mineralverlust von verschiedenen Schmelzproben eines Zahnes

relativ gut [Ganss et al., 2000], so dass vier Proben eines Zahnes jeweils

longitudinal auf die vier Versuchsgruppen verteilt wurden.

Für beide Analysemethoden war es notwendig, plane Probenoberflächen zu

erzeugen. Nach Meurman und Frank [1991a] zeigen bearbeitete

Schmelzproben jedoch eine höhere Säurelöslichkeit als natürliche

Schmelzproben. Auch Ganss et al. [2000] bestätigen, dass Proben mit

natürlichen Oberflächen nach einer Säurebehandlung eine signifikant

geringere Erosionstiefe aufweisen als Proben mit polierten Oberflächen. Dies

ist durch die Abtragung des oberflächlichen prismenfreien Schmelzes zu

erklären, der eine größere Resistenz gegenüber Säureeinwirkungen zeigt

[Davis und Winter, 1980; Meurman und Frank, 1991a und b]. Allerdings

kommt es gerade bei Patienten mit nicht kariesbedingten

Zahnhartsubstanzverlusten aufgrund chemischer und physikalischer

Einwirkungen ebenfalls zu einem Verlust der aprismatischen

Schmelzoberfläche [Noack, 1989; Lussi et al., 1991]. Die Verwendung

bearbeiteter Schmelzproben stellt somit eine Situation dar, wie sie klinisch

bei Patienten mit häufigem Genuss erosiver Nahrungsmittel auftreten könnte.

Diskussion

49

Da jedoch in vivo nach einem säurebedingten Zahnhartsubstanzverlust auch

wieder Remineralisierungsprozesse stattfinden, dürfte bei den verwendeten

polierten Proben dennoch mit einem etwas größeren Substanzverlust zu

rechnen sein.

5.1.2 Erosionserzeugung

Einer der wichtigsten Gründe für die Entstehung von Erosionen ist die

häufige Einwirkung von Fruchtsäuren auf die Zahnhartgewebe [Davis und

Winter, 1980; Grenby, 1990; Grobler et al., 1989; Lussi et al., 1991]. Die

Zitronensäure gilt als die am häufigsten vorkommende Säure in

Nahrungsmitteln. Sie kommt sowohl in frischen wie auch in verarbeiteten

Früchten und zahlreichen Limonaden, Obstsäften und Erfrischungsgetränken

vor. Schweitzer-Hirt et al. [1978] nennen Grapefruits, Orangen, Tomaten,

Ananas, Mangofrüchte und Pflaumen als Obstsorten mit relativ hohem

Zitronensäuregehalt. Darüber hinaus wurde bereits mehrfach belegt, dass

Zitronensäure im Vergleich zu anderen Fruchtsäuren stärkere

Schmelzdemineralisationen hervorruft [Meurman et al., 1987; Meurman und

Frank, 1991a]. Neben der demineralisierenden Wirkung der H+-Ionen spielt

dabei die Fähigkeit der Zitronensäure, Kalzium als Chelatkomplex zu binden,

eine große Rolle.

In der Mehrzahl der bislang publizierten Studien wurden Erosionen durch

Fruchtsäfte, Erfrischungsgetränke oder direkt mit Früchten erzeugt [Miller,

1951; Holloway et al., 1958; Stephan, 1966; Reussner et al., 1975;

Schweizer-Hirt et al., 1978; Grenby, 1990; Grobler et al., 1990; Meurman et

al., 1990b]. Jedoch enthalten die unterschiedlichen Getränke oder Früchte

nicht nur Fruchtsäuren, sondern außerdem oft noch andere Bestandteile wie

Kalzium, Phosphat, Proteine oder Fluoride, die unkontrollierbare

Wechselwirkungen mit dem Zahnschmelz oder auch der Säure eingehen

können. Die Bewertung der Ergebnisse gestaltet sich hierbei als schwierig.

Diskussion

50

Um eine Standardisierung der Ergebnisse zu erreichen und um eine

repräsentative Säure zu verwenden, fiel daher unsere Wahl auf reine

Zitronensäure.

Die erosive Demineralisierung erfolgte sechsmal pro Tag und sollte damit

drei Haupt- und drei Zwischenmahlzeiten entsprechen. Die verwendeten

Zeiten simulierten eine Situation, wie sie bei besonderen

Ernährungsgewohnheiten durchaus vorkommen kann. So wurde bei

Rohköstlern im Rahmen einer klinischen Studie eine mittlere Häufigkeit der

Aufnahme von Früchten von über fünf mal pro Tag festgestellt, das Maximum

lag dabei sogar bei bis zu 16 mal pro Tag [Ganss et al., 1999].

Meurman et al. [1990a] konnten zeigen, dass eine 5-minütige Einwirkzeit

eines sauren Getränkes zu einer messbaren Erweichung von Zahnschmelz

führt, während kürzere Einwirkzeiten keine signifikanten Härteveränderungen

bewirken. Gewöhnlich neutralisiert sich der pH-Wert der Mundflüssigkeiten

nach ein bis drei Minuten nach Aufnahme eines sauren Getränkes [Imfeld,

1983; Meurman et al., 1987]. Manchmal kann aber der saure pH-Wert auch

vier bis zehn Minuten in der Mundhöhle anhalten [Imfeld, 1983]. In

Anlehnung daran wurde in diesen Versuchen eine Säureapplikationszeit von

fünf Minuten ausgewählt, die einerseits die Aufnahmezeit der sauren

Nahrungsmittel und andererseits den Zeitraum bis zur vollständigen

Neutralisation berücksichtigte. Der in vivo vorhandene, abschwächende

Effekt der erosiven Wirkung saurer Substanzen durch die Pufferkapazität und

Verdünnungseffekte des Speichels sowie freigesetzte Kalzium- und

Phosphationen blieben bei der gewählten Versuchsanordnung

unberücksichtigt.

Diskussion

51

5.1.3 Messmethoden

Um den Mineralgehalt von Zahnhartsubstanzen im Allgemeinen und den

erosiven Mineralverlust im Speziellen zu untersuchen, wurde eine Vielzahl

von Methoden verwendet [Grenby, 1996]. Die verschiedenen

Analysemethoden lassen sich generell in destruktive und nicht destruktive

Verfahren einteilen [de Josselin de Jong et al., 1985]. Die nicht destruktiven

Analyseverfahren erlauben im Gegensatz zu den destruktiven Verfahren eine

Weiterverwertung des zu untersuchenden Materials nach einer Messung.

Wenn auch aufgrund der Vielzahl der Fragestellungen nicht ein bestimmtes

Verfahren als Methode der Wahl angesehen werden kann, so können

dennoch generelle Anforderungen an Methoden, die im Rahmen von

experimentellen Studien zur De- und Remineralisation von Zahnhartgeweben

verwendet werden, gestellt werden.

So sollten diese Methoden sowohl für in vitro Studien wie auch für die

anschließende Bestätigung in situ anwendbar sein. Eine Analysemethode

sollte sequenzielle Messungen (nicht destruktiv) erlauben und außerdem die

Quantifizierung sowohl von Mineralverlusten wie auch von Mineralgewinnen

zulassen. Die Beurteilung von natürlichen bzw. nicht vorbehandelten

Schmelzoberflächen sollte darüber hinaus ebenfalls möglich sein.

Zur Beschreibung von säurebedingten Zahnhartsubstanzverlusten sind

bislang überwiegend Mikrohärtemessungen verwendet worden [Gedalia et

al., 1991; Lussi et al., 1993; Attin et al., 1997b; Lussi et al., 1997; Maupome

et al., 1999]. Mikrohärtemessungen werden beispielsweise mit einem Knoop-

Diamanten durchgeführt. Dabei wird die Diamantspitze in definierter Zeit mit

einer definierten Kraft auf die Schmelzoberfläche gedrückt, wodurch

längliche Impressionen erzeugt werden. Die Länge dieser Eindrücke spiegelt

die physikalischen Veränderungen der Schmelzoberfläche nach einer

erosiven Demineralisierung wieder, die in einer Erweichung aufgrund einer

partiellen Demineralisation bestehen. Mit zunehmender Säureeinwirkung

Diskussion

52

erreicht die Mikrohärte minimale Werte, während die Auflösung des Minerals

aber weiterhin fortschreitet [Stösser und Nekrashevych, 1998]. Deswegen ist

diese Methode nur für die Beurteilung eines initialen Mineralverlustes

geeignet. Eine Quantifizierung eines Mineralverlustes oder einer

Mineralaufnahme ist darüber hinaus mit dieser Methode nicht möglich.

Optische Methoden wie die digitale Bildanalyse [Mistry und Grenby, 1993]

oder Messungen mit Hilfe des Elektronenmikroskops [Meurman und Frank,

1991b; Grando et al., 1996; Hannig und Balz, 1999] wurden nur von wenigen

Arbeitsgruppen in Bezug auf Erosionen angewandt. Die digitale Bildanalyse

wurde von Mistry und Grenby [1993] als eine Methode zur Analyse von

klinischen erosiven Läsionen beschrieben und ist dadurch für klinische

Folgestudien oder im Tierexperiment gut geeignet, jedoch kann der

Mineralgehalt der Zahnhartsubstanzen nicht beurteilt oder quantifiziert

werden. Die elektronenmikroskopische Messung erlaubt die qualitative wie

auch quantitative Beurteilung von makro- und mikromorphologischen

Veränderungen der Zahnoberfläche. Sie kann sowohl in vitro wie auch in situ

verwendet werden. Jedoch stellt die Messung mit dem Elektronenmikroskop

eine destruktive Methode dar, bei der die Untersuchung von

Mineralveränderungen schwierig ist.

Weiterhin kamen chemische Methoden zur Bestimmung von gelöstem

Kalzium oder Phosphor im erosiven Medium zur Anwendung [Meurman et

al., 1990b]. In Lösung gegangenes Kalzium wird gewöhnlich mit der Atom-

Absorptions-Spektroskopie bestimmt. Sie stellt eine zuverlässige und sehr

genaue Technik zur Bestimmung von Kalziumkonzentrationen dar [Grenby,

1990; Meurman et al., 1990b]. Gelöstes Phosphor kann durch verschiedene

absorptionsmetrische Techniken gemessen werden. Bei der Technik von

Allen [1940] ist die Intensität der blauen Farbe von dauerhaft reduziertem

Phosphormolybdatkomplex proportional zu der Konzentration von Phosphor.

Gerade kleine Mineralverluste können mit dieser sensiblen Methode gut

Diskussion

53

gemessen werden. Diese Art der Untersuchung ist allerdings nur in vitro

anzuwenden.

Für die Bestimmung der erosiven Mineralveränderungen wurden in der

vorliegenden Studie die longitudinale Mikroradiographie (LMR) wie auch die

Profilometrie verwendet. Beide Methoden erfüllen die Voraussetzung für

nicht destruktive Analysen und erlauben dadurch sequenzielle Messungen.

Im Gegensatz zu der bereits etablierten Profilometrie sind mit der LMR nicht

nur Mineralverluste, sondern auch Mineralgewinne zu erfassen, außerdem

kann bei beliebig oft wiederholten Messungen desselben Probenareals der

Gesamtmineralgehalt einer Probe bestimmt werden. Da die LMR bislang

noch nicht zur Quantifizierung von erosiv bedingtem Mineralverlust

verwendet worden ist, sollte die Methode mit der Profilometrie verglichen

werden. Im Folgenden soll auf diese beiden Verfahren näher eingegangen

werden.

Mikroradiographische Messungen wurden bislang hauptsächlich in der

Kariologie angewendet [Arends und ten Bosch, 1992]. Die transversale

Mikroradiographie (TMR) vermag den Mineralgehalt bei pseudointakter

Oberfläche als Funktion der Tiefe darzustellen und ist deshalb in diesem

Zusammenhang die Methode der Wahl. Da es bei einer erosiven

Demineralisation jedoch zu einem zentripetalen Mineralverlust ohne die

Ausbildung einer Deckschicht kommt, ist die TMR zur Beurteilung eines

erosiven Mineralverlustes nicht geeignet. Dies führte zu einer

Weiterentwicklung der TMR. Dabei wurde der Mineralverlust und die

Läsionstiefe durch die Verwendung einer Zwei-Schritt-Bild-Analyse

quantifiziert. Im ersten Schritt wurde das Niveau der intakten

Schmelzoberfläche beurteilt und anschließend in einem zweiten Schritt in die

Region der erosiven Demineralisation übertragen, so dass der gesamte

Mineralverlust berechnet werden kann [Amaechi et al., 1998a]. Allerdings

lässt diese Modifikation keine wiederholten Messungen derselben Probe zu.

Diskussion

54

Mit einer anderen Modifikation der TMR, die von Hall et al. [1997]

beschrieben wurde, war es möglich, wiederholte Messungen an derselben

Probe durchzuführen. Dabei wurden bereits vor dem Versuch transversale

Schnitte hergestellt. Diese Schnitte wurden so abgedeckt, dass in der Mitte

ein Versuchsareal exponiert blieb. Nach der erosiven Demineralisation wurde

der Schnitt im rechten Winkel zum erodierten Bereich abgescannt. Aus dem

resultierenden Mineralprofil konnte der Mineralverlust und die maximale Tiefe

der erosiven Läsion berechnet werden [Hall et al., 1999]. Diese Technik ist

zerstörungsfrei, allerdings ist die Handhabung dünner Schnitte besonders bei

in situ Versuchen sehr schwierig.

Die in der vorliegenden Studie angewandte longitudinale Mikroradiographie

[de Josselin de Jong et al., 1988] kommt der zuletzt beschriebenen

Modifikation am nächsten. Für diese Messmethode werden etwa 400 µm

dicke longitudinale Schnitte verwendet, auf denen ein definiertes Areal auf

einer Probe wiederholt analysiert werden kann. Veränderungen des

Mineralgehaltes werden als Differenz zu einem Baseline-Wert berechnet, so

dass sowohl Mineralverluste als auch -gewinne gemessen werden können.

Der Messfehler resultiert aus der Fokusgröße des Röntgenapparates, dem

Abstand des Fokus zur Filmebene, dem Auflösungsvermögen des

verwendeten mikroradiographischen Filmes und aus der Spaltbreite des

Densitometers am Mikroskop [de Josselin de Jong, 1985]. Die Fokusgröße

bestimmt, zusammen mit der Ausrichtung des Objekts zum Film, die

Projektionsunschärfe. Bei Verwendung einer möglichst kleinen Fokusgröße

von 2 mm Durchmesser und einer fokusfernen Lage des Objektes von 340

mm (Fokus-Objekt-Abstand) bzw. einer möglichst filmnahen Objektlage von

0,3 mm (Film-Objekt-Abstand) beträgt die Fokusunschärfe etwa 2 µm. Die

Bildunschärfe, die durch das Auflösungsvermögen des Filmes bestimmt wird,

liegt bei 0,8 µm [de Josselin de Jong, 1985]. Daneben spielt die Spaltbreite

des Densitometers bei der Auswertung der Mikroradiogramme eine Rolle.

Liegt die Längsseite des Densitometerschlitzes bei einer Breite von 1 µm

Diskussion

55

parallel zur Schmelzoberfläche, so beträgt die Unschärfe 1 µm [de Josselin

de Jong, 1985].

Weiterhin kommt es neben diesen unvermeidbaren Faktoren durch die

Streuung der Röntgenstrahlen am Objekt bzw. an der Umgebung zu einer

unkontrollierten Belichtung des Filmes. Jedoch beträgt der

Massenstreuungskoeffizient für Zahnhartgewebe weniger als 1% des

Massenschwächungskoeffizienten und kann deshalb vernachlässigt werden.

Insgesamt kann der Fehler bei der Bestimmung des Mineralgehaltes einer

Probe nach de Josselin de Jong [1987] bei ±4 µm liegen. Diese

Schwankungsbreite konnte bei der Überprüfung unseres Systems gut

reproduziert werden. Bei der Projektion derselben Probe auf verschiedene

Filme lag der niedrigste Wert bei 398 µm und der höchste Wert bei 402 µm.

Die wiederholte Aufnahme derselben Schmelzprobe auf einen Film ergab bei

einer Standardabweichung von 1,7 µm Werte zwischen 393 µm und 400 µm.

Bei der wiederholten Auswertung desselben Scans lagen die Werte zwischen

395 µm und 400 µm bei einer Standardabweichung von 1,8 µm. Diese Werte

sind bei Probendicken um 400 µm als sehr gering anzusehen. Bezogen auf

die klinische Situation sind Mineralverluste in der Größenordnung von 10 µm

jedoch eher schon als hoch einzustufen. Hier liegt vielleicht ein Nachteil der

Methode, weil entweder eine im Vergleich zur in vivo Situation

überdimensioniert lange Demineralisationszeit oder eine lange

Versuchsdauer erforderlich wird.

Andere Autoren haben die Profilometrie zur Beurteilung des erosiven

Mineralverlustes verwendet [Attin et al., 1998; Rugg-Gunn et al., 1998; West

et al., 1998; Ganss et al., 2000]. Profilometrische Messungen erfassen die

räumliche Struktur von Oberflächen, wobei Veränderungen in der

Oberflächengeometrie bis unter 1 µm erfasst werden können [Zhang et al.,

2000]. Bei der Beurteilung eines erosiv bedingten Substanzverlustes hängt

die Genauigkeit der Messungen jedoch weniger von der Empfindlichkeit des

Tasters als von der Genauigkeit der Reidentifikation der Referenzpunkte ab.

Diskussion

56

Zusätzlich werden die Messergebnisse auch durch die Einstellung der

Messparameter und durch die Auswahl des Tasters beeinflusst. Allgemein

muss man bei profilometrischen Messungen bedenken, dass immer

verschiedene Probenareale gemessen werden und nur oberflächliche

Substanzverluste bestimmt werden können. Eine etwaige Remineralisierung

teilweiser demineralisierter Areale, wie sie mit der LMR erfasst werden kann,

bleibt bei den profilometrischen Messungen unberücksichtigt. Weiterhin ist

die genaue Repositionierung des Tasters und damit das genaue Nachfahren

einer Spur bei wiederholten Messungen nicht möglich. Dementsprechend

fanden sich bei der wiederholten Abtastung derselben Kante eines

Versuchsfeldes Abweichungen bis zu 5 µm bei einer Standardabweichung

von unter 1,9 µm. Gravierender dagegen waren die Unterschiede zwischen

den vier Kanten des Versuchsfeldes (bis zu 7 µm), die sich aus dem

unterschiedlichen Demineralisationsverhalten verschiedener Schmelzareale

und Imperfektionen der außerhalb des Versuchsfeldes liegenden

Referenzebene erklären.

In der Literatur wird der erosive Substanzverlust bei der Profilometrie

entweder durch zwei einzelne Fixpunkte [Rugg-Gunn et al., 1998; West et

al., 1998] oder als maximale Tiefe eines erodierten Areals in Relation zu der

Referenzebene [Rytömaa et al., 1988] bestimmt. Bei diesem Vorgehen kann

der Substanzverlust besonders bei rauhen oder unregelmäßig erodierten

Probenoberflächen über- oder unterschätzt werden. Bei sehr tiefen

Erosionen kann diese Überlegung zwar vernachlässigt werden, bei sehr

geringem Substanzverlust gewinnt dieser Aspekt jedoch an Bedeutung.

Diese beiden Methoden sind jedoch aus oben genannten Gründen

außerdem nur für plane Oberflächen geeignet und schließen damit die

Verwendung von natürlichen Proben aus. Andere Autoren definieren den

Substanzverlust als durchschnittliche Tiefe des Versuchsfeldes [Attin et al.,

1998] oder als Fläche über oder unter einer Kurve [Hall et al., 1997]. Der

Substanzverlust lässt sich hierbei genauer beurteilen. Um die

profilometrischen Messungen verschiedener Studien miteinander zu

Diskussion

57

vergleichen, bedarf es aber einer Standardisierung der verwendeten

Parameter. Allgemein stellt die Profilometrie eine geeignete und vielfach

verwendete Methode dar, um Substanzverluste sowohl von polierten wie

auch von natürlichen Proben zu beurteilen.

Im vorliegenden Versuch lagen die mikroradiographisch gemessenen Werte

insgesamt sehr gut im Bereich der profilometrisch ermittelten Werte.

Während sich die Werte nach den ersten beiden Versuchstagen nur um

wenige Mikrometer unterschieden, zeigte sich jedoch nach dem vierten

Versuchstag bei den mikroradiographischen Messungen ein etwa 10 µm

größerer Mineralverlust. Dies erklärt sich dadurch, dass mit der

Mikroradiographie auch ein teilweiser Mineralverlust gemessen werden kann,

der profilometrisch nicht erfasst wird.

Die Korrelation der Werte war dagegen nur gering. Dies erklärt sich zum Teil

dadurch, dass bei beiden Verfahren unterschiedliche Probenareale beurteilt

wurden. Während mikroradiographisch immer wieder dasselbe Probenareal

untersucht werden konnte, wurden die profilometrischen Messungen nach

den vier Versuchstagen an jeweils einer anderen Kante des Versuchsfeldes

gemessen. Der Mineralgehalt des Schmelzes ist jedoch nicht homogen. So

nimmt die Schmelzdichte von der Zahnoberfläche ins Zahninnere ab, ebenso

sinkt die Kalziumkonzentration vom koronalen Anteil des Zahnes in Richtung

Dentin. Der Kalziumgehalt innerhalb des Schmelzes kann um 30-40%

variieren [Weatherell und Robinson, 1973]. Der Mineralgehalt allgemein

variiert zwischen 77-99%, wobei im Zahnhalsbereich die geringste

Mineralisation vorherrscht [Theuns et al., 1983]. Aus diesem Grunde kann

sich der Mineralgehalt und damit auch das Verhalten unter erosiven

Bedingungen in Abhängigkeit von der Tiefe des Versuchsfeldes und dem

Entnahmeort der Probe mehr oder weniger stark unterscheiden.

Dass mikroradiographisch und profilometrisch ermittelte Werte bei der

Beurteilung desselben Probenareals und bei gleichem Auswertverfahren

prinzipiell gut übereinstimmen können, konnte von Hall et al. [1997] gezeigt

Diskussion

58

werden. In dieser Studie wurden Profilschriebe und mikroradiographische

Scans von einer Referenzfläche auf ein erodiertes Versuchsfeld und wieder

auf eine Referenzfläche gefahren und die resultierenden Profilschriebe mit

derselben Software ausgewertet. Der Substanzverlust wurde dabei als

Fläche über der Kurve bestimmt. Dabei ergaben sich

Korrelationskoeffizienten zwischen 0,87 und 0,94.

Mit der longitudinalen Mikroradiographie und der Profilometrie stehen zwei

Verfahren zur Verfügung, die vergleichbare Ergebnisse liefern können.

Während die longitudinale Mikroradiographie für De- und

Remineralisationsstudien die Methode der Wahl ist, ist die Profilometrie für

chemisch / physikalische Versuche (z. B. bei Bürstabrasionen erodierter

Zahnoberflächen) besser geeignet.

5.2 Diskussion der Ergebnisse

Nach dem ersten Versuchstag konnte bei allen Schmelzproben ein bereits

makroskopisch sichtbarer Mineralverlust beobachtet werden, wobei nach

Abschluss der 5-tägigen Versuche in allen Versuchsgruppen ein relativ

linearer Abtrag an Zahnhartsubstanz zu verzeichnen war.

Nach dem vierten Versuchstag betrugen die mit der LMR ermittelten Werte

für den erosiven Substanzverlust in der Kontrollgruppe (Gruppe I) 73,3±13,3

µm, in Gruppe II (Gel und Zahnpasta) 78,5±13,3 µm, in Gruppe III

(Zahnpasta) 73,3±9,9 µm und in Gruppe IV (Zahnpasta und Milch) 56,4±14,2

µm. Die profilometrisch ermittelten Werte waren in der Kontrollgruppe

58,4±8,9 µm, in Gruppe II 62,3±7,2 µm, in Gruppe III 62,9±5,9 µm und

schließlich in Gruppe IV 49,4±8,6 µm.

Während sowohl niedrig dosierte Gaben von Fluorid wie auch eine hoch

konzentrierte Einmalgabe von Fluorid keinen signifikanten Effekt auf den

Mineralverlust hatte, war der Substanzverlust nach Milchapplikation am Ende

Diskussion

59

der Versuchsreihe im Vergleich mit der Kontrollgruppe signifikant um 17%

verringert.

Bislang sind nur wenige Studien zur Effektivität von lokalen

Fluoridapplikationen publiziert. Im Gegensatz zu den vorliegenden

Ergebnissen konnte jedoch eine, wenn auch geringe, Fluoridwirkung

nachgewiesen werden.

So konnte beispielsweise die Erweichung des Schmelzes nach hoch

dosierter Applikation von Fluorid nach Einwirkung eines Cola-Getränks etwa

um 50% vermindert werden [Sorvari et al., 1994]. Allerdings handelt es sich

hier um eine Fluoridierungsmaßnahme ohne klinische Relevanz, da

Einwirkzeiten von 24 bzw. 48 Stunden in situ nicht erreicht werden können.

Mikrohärtemessungen erlauben jedoch keine Aussage über den

Gesamtmineralverlust. Quantitative Studien haben nämlich gezeigt, dass der

erosiv bedingte Mineralverlust in vitro nur bedingt durch Fluorid beeinflusst

werden kann. So konnte der Mineralverlust durch eine einmalige erosive

Demineralisation (frischer Orangensaft oder EDTA für jeweils 10 Minuten)

nach Applikation einer fluoridhaltigen Zahnpaste nur um 32 bzw. 17%

verringert werden [Davis und Winter, 1977]. Ähnliche Resultate zeigten sich

nach einem in vitro Versuch mit De- und Remineralisationszyklen über einen

Versuchszeitraum von einer Woche. Menschliche Schmelzproben wurden

mit 0,05 molarer Zitronensäure erodiert, zwischen den

Demineralisationsphasen in einer Remineralisationslösung aufbewahrt und

mit zwei verschiedenen Fluoridierungsmaßnahmen behandelt. Am Ende des

Versuchs zeigte sich, dass der Mineralverlust durch eine Fluoridzahnpasta

um 10% und nach einer Intensivfluoridierung mit Fluoridgel und

Mundspüllösung um 20% verringert werden konnte [Ganss et al., 2001].

Insgesamt besteht bislang Unklarheit darüber, ob Fluoridierungsmaßnahmen

im Zusammenhang mit einem erosiv bedingten Mineralverlust ausreichend

wirksam und welche Fluoridierungsformen am besten geeignet sind.

Diskussion

60

Initialkaries und Erosionen unterscheiden sich in ihrer Pathogenese. Deshalb

kommen Fluoride möglicherweise auch in unterschiedlicher Weise zur

Wirkung. Die Kariesläsion entsteht durch eine stufenweise Demineralisation

unterhalb der Schmelzoberfläche (subsurface lesion) mit einer 20-50 µm

dicken intakten Oberflächenschicht, so dass remineralisierbare Strukturen

vorhanden sind [Imfeld, 1996a]. Bei Erosionen dagegen steht ein

zentripetaler Substanzverlust durch die Einwirkung stärkerer Säuren ohne

eine mit der Initialkaries vergleichbare „subsurface lesion“ im Vordergrund,

so dass keine Strukturen mehr für die Remineralisation zur Verfügung

stehen. Die erodierte Schmelzoberfläche zeigt dabei nur eine leichte

Demineralisation der äußersten Schmelzschicht [Meurman et al., 1990b], die

möglicherweise remineralisiert werden kann [Imfeld, 1996b]. Die

Fluoridwirkung kann dabei nur in der Präzipitation CaF2-ähnlicher

Niederschläge bestehen.

Die meisten Erkenntnisse über CaF2-ähnliche Niederschläge auf der

Zahnoberfläche resultieren aus Studien, in denen hohe

Fluoridkonzentrationen (Behandlungen mit Gelen oder Lacken) mit relativ

langen Einwirkzeiten verwendet wurden [Nelson et al., 1983; Cruz et al.,

1992; Cruz und Rølla, 1992; Duschner et al., 1997]. Jedoch werden auch

CaF2-ähnliche Ablagerungen nach kürzeren Fluoridbehandlungen mit

geringen Konzentrationen an Fluorid (wie sie z.B. beim Zähneputzen oder

bei Mundspülungen auftreten) beobachtet [Petzold, 2001].

Bei einer lokalen Fluoridbehandlung bilden sich auf der Schmelzoberfläche

globuliartige Präzipitate aus CaF2-ähnlichem Material. Die Präzipitate weisen

dabei eine polykristalline Mikrostruktur auf, wobei die Korngrößen der Globuli

zwischen 2 und 20 nm betragen können. In das CaF2-Gitter sind außerdem

Anteile von Phosphor und Sauerstoff eingebaut.

Die Präzipitation solcher Deckschichten hängt von Faktoren wie Löslichkeit

des Zahnes, Expositionszeit, Fluoridkonzentration und pH-Wert des

Fluoridpräparates ab [Larsen und Jensen, 1986; Saxegaard und Rølla, 1988;

Cruz und Rølla, 1992; Larsen und Brunn, 1994; Øgaard, 2001; Petzold,

Diskussion

61

2001]. Dabei scheint besonders die Verfügbarkeit von Kalziumionen eine

wichtige Rolle zu spielen. So können nach der Verwendung von sauren

Fluoridpräparaten, der Vorbehandlung des Schmelzes mit Säuren oder einer

Kalziumchlorid-Lösung in der Regel bei gleicher Fluoridkonzentration

größere Mengen an CaF2-ähnlichem Fluorid beobachtet werden [Saxegaard

und Rølla, 1988]

Petzold [2001] konnte zeigen, dass es nach der Applikation einer 0,1%igen

NaF- oder Aminfluoridlösung bei pH 4,5 bereits nach wenigen Sekunden zum

Niederschlag der ersten Globuli und nach 60 Sekunden zu einer dichten

Ansammlung von Präzipitaten kommt. Nach 2 Minuten ist eine kontinuierliche

CaF2-ähnliche Deckschicht nachweisbar. Bei der Aminfluoridlösung mit

neutralem pH-Wert sind dagegen erst nach zwei und bei der NaF-Lösung

sogar erst nach 60 Minuten einzelne Globuli zu erkennen. Letzteres ist

allerdings nur schwer mit den Ergebnissen der oben zitierten in vitro Studien

zur Fluoridwirkung in Einklang zu bringen, da trotz der Verwendung einer

NaF-Zahnpaste mit neutralem pH-Wert ein protektiver Effekt zu beobachten

war. Möglicherweise kann damit aber zumindest zum Teil der ausbleibende

Fluorideffekt in der vorliegenden Studie erklärt werden.

Über die Stabilität von CaF2-ähnlichen Ablagerungen auf dem Zahnschmelz

unter erosiven Bedingungen ist wenig bekannt. Die therapeutische

Fluoridwirkung wäre dann möglicherweise begrenzt, wenn der pH-Wert so

niedrig wird, dass auch CaF2-ähnliches Fluorid gelöst wird bzw. der Speichel

in Bezug auf Kalzium und Phosphat untersättigt ist [McIntyre, 1992;

Meurman und ten Cate, 1996], wodurch theoretisch eine kontinuierliche

Auflösung von Schmelzapatit bei niedrigem pH-Wert aufrecht erhalten

werden könnte [Larsen und Nyvad, 1999]. Dabei liegt der kritische pH-Wert

bei 4,5-5 [Rølla et al., 1993].

In einer in vitro Untersuchung von Klimek et al. [2000] wird auf die Stabilität

der CaF2-Deckschicht unter erosiven Bedingungen näher eingegangen.

Schmelzproben wurden bei Versuchsbeginn für drei Minuten mit einer

Diskussion

62

Aminfluoridlösung behandelt und dreimal täglich für 30 Sekunden mit einem

sauren Getränk (pH-Wert 2,8) erodiert. Direkt nach der Fluoridierung betrug

die Menge an CaF2-ähnlichem Fluorid 96,0 µg/cm2, nach zwei Tagen 10,4

µg/cm2 und nach vier Tagen 6,2 µg/cm2, während unter neutralen

Bedingungen nach vier Tagen noch 18,6±10,5 µg/cm2 vorhanden waren.

Somit kann CaF2-ähnliches Fluorid in vitro unter erosiven Bedingungen

relativ schnell verloren gehen, was den in der oben zitierten Studie von

Ganss et al. [2001] nachgewiesenen geringen Fluorideffekt erklären kann.

Dabei entsprach die Verringerung des Mineralverlustes etwa der Dicke einer

solchen CaF2-ähnlichen Deckschicht, die als Mineralzugewinn erst in Lösung

geht, bevor die darunterliegende Schmelzoberfläche weiter erodiert wird.

In situ dagegen kann eine CaF2-Deckschicht durch Anlagerung von

Speichelbestandteilen stabilisiert werden. In einem in situ Versuch wurden

Schmelzproben vor Versuchsbeginn für drei Minuten mit einer

Aminfluoridlösung fluoridiert und intraoral dreimal täglich für zwei Minuten

Erosionen mit einem sauren Getränk (pH-Wert 2,8) erzeugt. Die Menge an

KOH-löslichem Fluorid lag direkt nach der Fluoridierung bei 77,9 µg/cm2,

nach drei Tagen unter erosiven Bedingungen in situ bei 66,9 µg/cm2 und

nach sieben Tagen bei 54,1 µg/cm2 und unter neutralen Bedingungen bei

45,3±12,9 µg/cm2 [Ganss et al., unveröffentlichte Daten].

Die beiden Versuche zeigen, dass die Löslichkeit CaF2-ähnlicher

Deckschichten sowohl unter sauren als auch unter neutralen Bedingungen

von einer Reihe von Faktoren abhängig ist. Dabei spielen neben organischen

Speichelbestandteilen vor allem Phosphate eine Rolle. So kann Phosphat

bereits bei relativ geringen Konzentrationen die Freisetzung von Fluorid aus

Kalziumfluorid deutlich verringern [Christoffersen et al., 1988], was

wahrscheinlich mit der Adsorption von Phosphationen in Form von HPO42-

erklärt werden kann [Chander et al., 1982; Lagerlöf et al., 1988]. Bei CaF2-

ähnlichen Deckschichten ist dieser Effekt, wenn auch in geringerem Maße

ebenfalls nachgewiesen worden [Christoffersen et al., 1988]. Da im

vorliegenden Versuch keine phosphathaltige remineralisierende Lösung

Diskussion

63

verwendet wurde, könnte die fehlende Fluoridwirkung mit der in Abwesenheit

von Phosphat geringeren Stabilität der CaF2-ähnlichen Deckschichten im

Verbund mit deren guter Säurelöslichkeit erklärt werden.

Aus den Ergebnissen kann der Schluß gezogen werden, dass Versuche zur

Therapie von erosiv bedingtem Mineralverlust mit Fluorid immer in

Verbindung mit kalzium- und phosphathaltigen Lösungen, wahrscheinlich

jedoch am besten als in situ Versuche durchgeführt werden sollten.

Wenn auch im vorliegenden Versuch kein Effekt der lokalen Fluoridierung

gezeigt werden konnte, ermutigen die Resultate zur Stabilität von CaF2-

ähnlichen Deckschichten in situ doch zu weiteren Untersuchungen.

Einfluss der Milch auf den erosiven Mineralverlust Die Applikation von Milch führte im Vergleich mit den anderen

Versuchsgruppen zu einem geringeren Mineralverlust. Die Beziehung

zwischen Milchprodukten und Karies wurde schon vor Jahren diskutiert

[Weiss und Bibby, 1966; McDougall, 1977; Heiferman et al., 1981; Dever et

al., 1987]. Milch enthält nicht nur Fett, Proteine oder Laktose sondern

ebenfalls Kalzium und Phosphat und ist gerade deswegen im Hinblick auf

den Zahnschmelz interessant. So konnten Weiss und Bibby [1966] zeigen,

dass das Einlegen von Schmelzproben in Milch deren Löslichkeit um 20%

reduziert. Auch Gedalia et al. [1991] stellten eine Zunahme der Mikrohärte in

zuvor mit Cola-Getränken erweichten Schmelzproben fest, welche zusätzlich

mit Milch behandelt wurden. In der vorliegenden Studie konnte auch eine

protektive Wirkung der Milch bei Erosionen festgestellt werden. Der Effekt

der Milch lässt sich nur schwer erklären, da die Milch verschiedene

Inhaltstoffe enthält. Manche Autoren gehen davon aus, dass die adsorbierten

Milchproteine und Milchfette der Demineralisierung des Zahnschmelzes

entgegen wirken [Weiss und Bibby, 1966; McDougall, 1977; Heiferman et al.,

1981]. Gedalia et al. [1991] konnten in diesem Zusammenhang zeigen, dass

die wieder erhärtete Schmelzoberfläche mit einer Schicht aus organischen

Bestandteilen der Milch bedeckt war. Auch der Gehalt an Kalzium bzw.

Diskussion

64

Kalziumphosphat in der Milch wird als Faktor für die Remineralisation

diskutiert [McDougall, 1977; Dever et al., 1987]. Der hohe Phosphatgehalt

der Milch könnte wie oben diskutiert zu einer Stabilisierung der CaF2-

ähnlichen Deckschichten geführt haben. Da jedoch nur ein relativ kleiner

Anteil des Kalziums in der Milch als freie Ionen verfügbar ist [Holt et al.,

1981], könnte der Kalziumgehalt der Milch an Bedeutung verlieren. Es

scheint, dass eher der Fettgehalt der Milch eine Art Schutzfilm auf der

Schmelzoberfläche hinterlässt und daher eine gewisse Schutzfunktion

besitzt. Um die genaue protektive Wirkung der Milch bei Erosionen zu

analysieren, bedarf es weiterer Untersuchungen. Abschließend kann jedoch

Patienten mit Erosionen das Trinken bzw. Spülen mit Milch nach dem

Konsum von sauren Nahrungsmitteln empfohlen werden.

Zusammenfassung

65

6 Zusammenfassung

Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung des Einflusses

verschiedener Fluoridierungsmaßnahmen auf die erosive Demineralisation

menschlichen Zahnschmelzes in vitro. Zudem sollten die Ergebnisse der

longitudinalen Mikroradiographie (LMR) mit denen der bereits etablierten

Profilometrie verglichen werden.

Aus 20 operativ entfernten Weisheitszähnen wurden parallel zur

Zahnoberfläche jeweils vier Schmelzproben mit einer Dicke von 400 µm

hergestellt. Auf den planoparallelen Proben wurde ein 2x2 mm großes

Versuchsfeld mit Referenzbohrungen an den Ecken erzeugt. Die übrige

Versuchsfläche wurde mit Nagellack abgedeckt. Vor Versuchsbeginn wurde

der Mineralgehalt bei allen Proben mit der LMR ermittelt. Zur

Erosionserzeugung diente eine 0,05 molare Zitronensäure mit einem pH-

Wert von 2,3. Während der fünftägigen Versuchsdauer wurden die Proben in

physiologischer Kochsalzlösung aufbewahrt und für sechsmal fünf Minuten

pro Tag erodiert, dabei sollten drei Haupt- und drei Zwischenmahlzeiten

simuliert werden. Es wurden vier Versuchsgruppen festgelegt:

Gruppe I: Kontrollgruppe, keine Fluoridierung

Gruppe II: dreimal täglich fünf Minuten Fluoridzahnpasta, vor

Versuchsbeginn einmal für fünf Minuten Fluoridgel

Gruppe III: dreimal täglich fünf Minuten Fluoridzahnpasta

Gruppe IV: dreimal täglich fünf Minuten Fluoridzahnpasta, dreimal täglich

für fünf Minuten Milch

Am Ende jeden Versuchstages wurde der Mineralverlust bei allen Proben

profilometrisch und mit der LMR bestimmt.

Der Mineralverlust war für alle Versuchsgruppen nahezu linear. In den ersten

beiden Versuchstagen konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen

den Gruppen festgestellt werden. Nach dem zweiten Versuchstag wies

Gruppe IV verglichen mit den anderen Versuchsgruppen signifikant

niedrigere Werte auf, nach dem vierten Versuchstag lag der Mineralverlust

Zusammenfassung

66

etwa 17% niedriger als in den anderen Gruppen. Die mit der LMR ermittelten

Werte betrugen in der Kontrollgruppe 73,3±13,3 µm, in Gruppe II 78,5±13,3

µm, in Gruppe III 73,3±9,9 µm und in Gruppe IV 56,4±14,2 µm. Die

profilometrisch ermittelten Werte waren in der Kontrollgruppe 58,4±8,9 µm, in

Gruppe II 62,3±7,2 µm, in Gruppe III 62,9±5,9 µm und schließlich in Gruppe

IV 49,4±8,6 µm. Weiterhin gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen

der Kontrollgruppe und den Gruppen II und III. Die Resultate dieser Studie

zeigen, dass eine niedrig konzentrierte Fluoridapplikation ohne eine

Remineralisationslösung den erosiv bedingten Mineralverlust nicht signifikant

beeinflussen kann.

Nach den ersten Versuchstagen ergaben die mikroradiographischen und die

profilometrischen Messungen vergleichbare Werte, am Ende des Versuchs

lagen die mikroradiographisch ermittelten Werte entsprechend der mit dieser

Methode zusätzlich erfassten teilweisen Demineralisation etwa 10 µm höher

als die profilometrisch gemessenen. Die ermittelten Werte der beiden

Methoden korrelierten bei Koeffizienten zwischen 0,069 und 0,604 meist

gering miteinander. Insgesamt hat die Studie außerdem gezeigt, dass die

beiden Messmethoden vergleichbare Ergebnisse liefern.

Literaturverzeichnis

67

7 Literaturverzeichnis

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Anhang

81

8 ANHANG

8.1 Danksagung

Herrn Prof. Dr. Joachim Klimek, Leiter der Poliklinik Zahnerhaltungskunde

und Präventive Zahnheilkunde des Medizinischen Zentrums für Zahn-, Mund-

und Kieferheilkunde des Klinikums der Justus-Liebig-Universität Giessen,

und Frau Dr. Carolina Ganss, Oberärztin in oben genannter Abteilung, bin ich

für die Überlassung des Themas dieser Arbeit und für die sehr hilfreiche

Betreuung bei der Erstellung dieser Studie sehr dankbar.

Weiterhin bin ich Frau Birgit Meier und Herrn Dipl.-Phys. Jens Belzer,

wissenschaftlicher Mitarbeiter des Medizinischen Zentrums der Justus-

Liebig-Universität Giessen zu Dank verpflichtet, die mir während der

Versuche hilfreich zur Seite standen.

Bedanken möchte ich mich ebenfalls bei dem Kollegen Dr. Markus

Schweitzer und bei Herrn Mario Lein für deren Unterstützung bei der

praktischen Durchführung der Arbeit.

Anhang

82

8.2 Lebenslauf Name: Franz Josef Schuster Geburtsdatum: 26.05.1971 Geburtsort: Laupheim Staatsangehörigkeit: deutsch Familienstand: ledig Eltern: Franz Joseph Schuster Gertrud Schuster, geb. Strehle Schulbildung: 1977 – 1981 Grundschule Ummendorf 1981 – 1990 Wieland-Gymnasium Biberach Mai 1990 Abitur Grundwehrdienst: 1990 – 1991 Kempten, München, Altenstadt Freiwillig Soziales Jahr: 1991 – 1992 Kreiskrankenhaus Biberach Berufsausbildung: 1992 – 1997 Studium der Zahnheilkunde an der Justus-Liebig-Universität Giessen 1993 Naturwissenschaftliche Vorprüfung 1995 Zahnärztliche Vorprüfung

1997 Zahnärztliche Prüfung

Berufliche Tätigkeit: 1998 – 1999 Assistenzzahnarzt in Staufenberg (Hessen) 1999 – 2001 Assistenzzahnarzt in Sigmarszell (Bayern) August 2001 Selbständig in Vogt (Baden-Württemberg)